船舶与港口防污染技术(二)

1、船舶与港口防污染技术船舶与港口防污染技术( (二二) ) 1973年国际防止船舶造成污染公约年国际防止船舶造成污染公约（MARPOL73公约）公约） 1967年“托雷坎荣”（TORREY CANYON）事故，引发了世界第 一例大规模海上溢油惨祸。 背景：背景： 第二节第二节 船舶油类及含油污水的排放规定船舶油类及含油污水的排放规定 1972年6月在斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议。会议通过了著 名的人类环境宣言(通称斯德哥尔摩宣言)、人类环境行 动计划和其他若干建议和决议。 人类的环境意识、生态意识在不断提高，人们更加人类的环境意识、生态意识在不断提高，人们更加 注重海洋环境污染问题。注重海

2、洋环境污染问题。 1973年10月8日至11月2日，IMO在英国伦敦召开了国际防止海洋污 染大会，会议通过了1973年国际防止船舶造成污染公约（ MARPOL73），这是有史以来第一部全面性的防止船舶污染的国第一部全面性的防止船舶污染的国 际公约。际公约。 MARPOL 73包括正文、两个议定书和5个技术性附则。 议定书议定书：涉及有害物质事故的报告，涉及有害物质事故的报告，详细规定了排放有害物质造成详细规定了排放有害物质造成 污染事故的通讯联络。污染事故的通讯联络。 议定书议定书 ：关于争端的仲裁，关于争端的仲裁，详细规定了调解、解释条款方面的纠纷详细规定了调解、解释条款方面的纠纷 和实施公

3、约的手续。和实施公约的手续。 防止油污规则（必选）防止油污规则（必选） 控制散装有毒液体物质污染规则（必选）控制散装有毒液体物质污染规则（必选） 防止海运包装有害物质污染规则防止海运包装有害物质污染规则（任选）（任选） 防止船舶生活污水污染规则防止船舶生活污水污染规则（任选）（任选） 防止船舶垃圾污染规则防止船舶垃圾污染规则（任选）（任选） 背景：背景： 由于附则附则 和和中关于防污设备、接收设施、以及散装有毒液体船中关于防污设备、接收设施、以及散装有毒液体船 的结构要求等问题的结构要求等问题脱离当时的实际，不仅发展中国家，即使发达国家 也感到在技术上面临困难，这就导致MARPOL 73迟迟不

4、能生效。截止 1976年，仅有拥有不及1%世界商船总吨位的约旦、肯尼亚、突尼斯三 国批准了MARPOL 73。 世界范围发生多起重大油污事故，既存在油轮航运安全问题，又存在既存在油轮航运安全问题，又存在 因油轮事故造成对海洋环境的污染损害问题因油轮事故造成对海洋环境的污染损害问题。 1973年国际防止船舶造成污染公约的年国际防止船舶造成污染公约的1978年议定书年议定书 （MARPOL73/78公约）公约） 为了加快MARPOL 73的生效， 1978年年2月月IMO召开了油船安全与防污染召开了油船安全与防污染 会议。会议。1978年议定书允许缔约国先实施附则，而附则则可以等到 1978年议定

5、书生效3年后在实施，给缔约国充裕的时间以克服附则在技 术上存在的困难。 MARPOL73/78公约共20条、两个议定书和六个附则。 防止油污规则 控制散装有毒液体物质污染规则 防止海运包装有害物质污染规则 防止船舶生活污水污染规则 防止船舶垃圾污染规则 防止船舶造成大气污染规则 地中海区域地中海区域 波罗的海区域波罗的海区域 黑海区域黑海区域 红海区域红海区域 “海湾海湾”区域区域 亚丁湾区域亚丁湾区域 南极区域南极区域 西北欧水域西北欧水域 阿拉伯海的阿曼区域阿拉伯海的阿曼区域 特殊区域：特殊区域： “油类油类”指包括原油、燃料油、油泥、油渣和炼制品在内的任何形式的石 油。 “船舶船舶”指海

6、洋中运行的任何类型的船舶（包括固定或浮动的工作平台） “油船油船”指建造或改造为主要在其装货处所装运散装油类的船舶。 1、定义、定义 2、适用范围：、适用范围： 适用于所有船舶，但主要指适用于所有船舶，但主要指150总吨以上的油船和总吨以上的油船和400总吨以上的非油总吨以上的非油 船。船。 注：注：IMO将将150总吨以下的油船和总吨以下的油船和400总吨以下的非油船的管理机动权交给各缔总吨以下的非油船的管理机动权交给各缔 约国。约国。 1）对于油船货油舱油性混合物的排放 油船不在特殊区域以内； 油船距最近陆地50海里以上； 油船正在航行途中； 油量瞬间排放率不超过30升/海里； 排入海中的

7、总油量，对于现有船而言，不得超过该种货油总量的 1/15000，对于新油船而言，不得超过该种货油总量的1/30000； 油船上符合要求的排油监控系统、油水分离装置等在正常运转。 3、 船舶油类及含油污水的排放规定船舶油类及含油污水的排放规定 2）对于400总吨及以上的非油船和油船机舱的舱底（不包括货油泵舱的舱底水） 的排放 船舶不在特殊区域以内； 不得混有货油的残油； 船舶正在航行途中； 排出物的含油量小于15mg/L； 船上符合要求的排油监控系统、油水分离设备、滤油装置或其他装置 在正常运转。 3）小于400总吨的非油船，当其在特殊区域以外时，船上应设有有关 当局认可的机舱舱底污水贮柜机舱舱

8、底污水贮柜，将残油留存在船上并具备能将其排入 接收设备的适当措施。 第三节第三节 运油船舶结构的防油污染技术和设备要求运油船舶结构的防油污染技术和设备要求 为了防止或减少油船正常作业中排放压载水，洗舱水和机舱舱 底含油污水，以及油船发生意外海损事故，如碰撞、搁浅等造成大 量溢油所造成的水域污染，油船的结构必须符合放油污染的要求油船的结构必须符合放油污染的要求。 一、油船防油污染的结构和设备要求一、油船防油污染的结构和设备要求 1 1、油船的结构和技术要求、油船的结构和技术要求 2 2、油船防油污染结构的专用名词解释、油船防油污染结构的专用名词解释 （1）ROB（将油类留存船上） 油船卸油和加载

9、压载水采用“装于上部法装于上部法”。 所谓所谓“装于上部装于上部“法，是在油舱卸油后，直接将压载水压入未经清洗的油法，是在油舱卸油后，直接将压载水压入未经清洗的油 舱中在航行时将油船下部含油量较低舱中在航行时将油船下部含油量较低(约约50ppm)的压载水排入海中的压载水排入海中（排排 水过程采用排油监控设备和油水界面探测器，并配以油水分离器、多级沉水过程采用排油监控设备和油水界面探测器，并配以油水分离器、多级沉 淀舱，以确保油量瞬时排放率小于淀舱，以确保油量瞬时排放率小于30升海里）升海里），把其余含油量较高的压，把其余含油量较高的压 载水与清洗某些油舱的洗舱水排入指定的做为污油舱的油舱，再经

10、分离排载水与清洗某些油舱的洗舱水排入指定的做为污油舱的油舱，再经分离排 水，在船舶抵港后，货油直接装载于污油的上部。水，在船舶抵港后，货油直接装载于污油的上部。 “装于上部法装于上部法”的的主要缺陷主要缺陷是是不适应短途航行以及恶劣天气航行不适应短途航行以及恶劣天气航行，原因，原因 是油水分离时间短与船舶颠簸，摇晃均不利于油水的静置分离，另外该是油水分离时间短与船舶颠簸，摇晃均不利于油水的静置分离，另外该 方法也方法也不适合成品油运输不适合成品油运输，因为成品油中掺入海水会影响质量。，因为成品油中掺入海水会影响质量。 （2）SBT（专用压载舱） 凡载重量为凡载重量为20 000t及其以上的新原

11、油油船及其以上的新原油油船及载重量为及载重量为30000t及其以及其以 上的新成品油船上的新成品油船均应设有专用压载舱，使压载舱与货油舱、燃油舱及均应设有专用压载舱，使压载舱与货油舱、燃油舱及 其系统分开。专用压载舱的容量应使该船可以不依靠货油舱装载压载其系统分开。专用压载舱的容量应使该船可以不依靠货油舱装载压载 水而安全地进行压载航行。水而安全地进行压载航行。 （3）SBT/PL（专用压载舱的保护位置专用压载舱的保护位置） 在载重量为在载重量为20 000t及其以上的新原油油船及载重量为及其以上的新原油油船及载重量为30000t及其以上及其以上 的新成品油船除了在货油区设置专用压载舱外，还要

12、求在油船长度范的新成品油船除了在货油区设置专用压载舱外，还要求在油船长度范 围内的易损部位处围内的易损部位处合理布置专用压载舱合理布置专用压载舱。在万一发生搁浅或碰撞时能。在万一发生搁浅或碰撞时能 提供防止油类外流的保护措施。实际上他同专用压载舱是一个整体，提供防止油类外流的保护措施。实际上他同专用压载舱是一个整体， 即在设计中不仅要考虑专用压载舱的压载容积，还要考虑专用压载舱即在设计中不仅要考虑专用压载舱的压载容积，还要考虑专用压载舱 的保护位置。的保护位置。 （4）CBT（清洁压载舱） 油船在运营过程中根据其船型、货舱结构、航区特点以及吃水油船在运营过程中根据其船型、货舱结构、航区特点以及

13、吃水 要求等，将部分要求等，将部分货油舱改为专门用于装载压载水货油舱改为专门用于装载压载水，作为清洁压载，作为清洁压载 舱舱(CBT)。清洁压载舱对船舶结构、泵、管路等方面不作改动，清洁压载舱对船舶结构、泵、管路等方面不作改动， 泵与管系仍与货油共用一个系统该船型故除了会降低货油装载泵与管系仍与货油共用一个系统该船型故除了会降低货油装载 客积外，还使操作程序变得复杂。客积外，还使操作程序变得复杂。CBT所要求的舱容应至少满足所要求的舱容应至少满足 上述上述SBT最小舱容的要求。最小舱容的要求。 （5）COW（原油洗舱）（原油洗舱） 原油洗舱是指原油油船在卸油的同时，用本船所载原油以高压从洗原油

14、洗舱是指原油油船在卸油的同时，用本船所载原油以高压从洗 舱机喷射到货舱壁面上，借以把附在舱壁及构件上的原油和沉积在舱舱机喷射到货舱壁面上，借以把附在舱壁及构件上的原油和沉积在舱 底的原油残渣清洗掉，并依靠原油本身所具有的溶解作用，使油渣溶底的原油残渣清洗掉，并依靠原油本身所具有的溶解作用，使油渣溶 解在原油中，然后通过货油泵将这些油渣连同原油一起卸往岸上油库解在原油中，然后通过货油泵将这些油渣连同原油一起卸往岸上油库 。 二、非油船防油污染的结构和设备要求二、非油船防油污染的结构和设备要求 1、不得在任何燃油舱燃油舱内装载压载水，限制首尖舱内载油； 2、装设舱底水排油监控和油水分离设备，滤油设

15、备； 3、设置机舱残油舱； 4、装设油类标准排放接头。 为了便于将船上的机舱舱底污水或残油柜内的油渣排治安上的接 收或油污水回收船。需要在船舶开敞甲板的排除管路上装备标准 的排放接头。 三、化学品液货船装运油类时防油污染的结构和设备要求三、化学品液货船装运油类时防油污染的结构和设备要求 任何化学品船装运散装货油或部分散装货油时，均应视为油船。任何化学品船装运散装货油或部分散装货油时，均应视为油船。 1、应持有按照散装运输危险化学品船舶构造和设备规则要求而签发的适 装证书 2、应在货油舱区域装设下述设备： （1）经MEPC 60（33）号决议通过的型式的能分离出含油量少于15mg/L 排出物能力

16、的油水分离器。 （2）具有足够容积的贮藏舱足够容积的贮藏舱，以便储存分离出来的油，并备有能将这种 残油排至接收设备的相应设备。 （3）具有用于收集洗舱水的收集舱收集舱。任何一个货舱均可指定为收集舱。 （4）保证舷外排放口位于最大满载水线以上。 四、油水界面探测仪及排油监控系统四、油水界面探测仪及排油监控系统 公约中规定“凡凡150150总吨及以上的油船均应备有经国家主管机关认总吨及以上的油船均应备有经国家主管机关认 可的有效的可的有效的油水界面探测仪油水界面探测仪，以迅速和准确的测定污油水舱中的油，以迅速和准确的测定污油水舱中的油 水界面情况，防止在排放油污水时造成意外污染。水界面情况，防止在

17、排放油污水时造成意外污染。” 目前经常采用的有固定式油水界面探测计固定式油水界面探测计和便携式油水界面探测计便携式油水界面探测计两种。 固定式固定式 便携式便携式 排油监控系统排油监控系统是用来监测与控制油船含油压载水或洗舱水排放的系统。该系 统应能连续记录“每海里排放油类的升数和排油总量，或代替排油总量，记 录排除含油污水的油分浓度和流量” 控制部分 处理机：接受油分浓度，流量和船舶速度的信号，并将信号转换成每海 里的排油量及排油总量。 发讯装置：提供报警和指令给舷外排放控制装置，负责向启动连锁装置 提供信号，防止油分计完全进入工作状态之前排放含油污水。 记录装置：需要时提供被排放含油污水状

18、态的连续打印记录。 人工越控系统：当排油监控系统出现故障时，可使用手动控制操作。 排油监控系统排油监控系统的组成：的组成： 油分计油分计-用于测量含油污水中的油分浓度值（mg/L） 流量系统流量系统-用以指示单位时间内排出含油污水的量（L/h） 船舶速度指示器船舶速度指示器-用以指示船舶航速（海里/小时） 取样系统取样系统-用以传递代表性的含油污水至油分计 停止舷外排放的控制装置停止舷外排放的控制装置-控制舷外排放阀的开关或回流到污油水舱的 循环阀装置 第四节第四节 船舶含油污水处理技术船舶含油污水处理技术 1 1、含油污水的特性测定的基本原理和方法、含油污水的特性测定的基本原理和方法 1）含

19、油污水粒度粒度测定(分离方法选定的依据) 2）含油污水粘度粘度测定(分离方法选定的依据) 3）含油污水密度密度测定(分离方法选定的依据) 4）含油污水浓度测定（水质排放指标选定的依据） 1）含油污水粒度粒度测定的基本原理和方法 显微照片 库尔特粒度仪： 电阻法（库尔特法）：电阻法（库尔特法）： 原理：原理：根据油粒在通过一个小微孔的瞬间， 占据了小微孔中的部分空间而排开了小微孔 中的导电液体，使小微孔两端的电阻发生变 化的原理测试粒度分布的。小孔两端的电阻小孔两端的电阻 的大小与颗粒的体积成正比的大小与颗粒的体积成正比。当不同大小的 粒径颗粒连续通过小微孔时，小微孔的两端 将连续产生不同大小的

20、电阻信号，通过计算 机对这些电阻信号进行处理就可以得到粒度 分布了。 范围：范围：1-120um 粒度分布曲线 2）含油污水粘度粘度测定的基本原理和方法 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法（GB265-88） 在一定温度下，测定一定体积的液体在重力测定一定体积的液体在重力 下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时 间，间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积 ，即为该温度下测定液体的运动粘度。 3）含油污水密度密度测定的基本原理和方法 4）含油污水浓度浓度测定的基本原理和方法 紫外吸收法：紫外吸收法：利用石油烃成分中具

21、有共轭体系(-C=C-C=C-)能吸收紫外 线的特性，并根据紫外线被吸收的强度来测定油分浓度的一种方法。该 方法操作简单，精密度好，对于芳烃具有很高的灵敏度，最低检测浓度 可达0.03-0.05ppm。 不足：不足：由于油品种类不同，芳烃含量不同，必须根据污染源做出相应的 曲线进行测量。 含油污水处理方法含油污水处理方法 物理分离法物理分离法 化学分离法化学分离法 电浮分离法电浮分离法 2 2、船舶含油污水处理技术的种类和基本原理、船舶含油污水处理技术的种类和基本原理 物理分离物理分离是利用油水的密度差或过滤吸附等物理方法使油水分离，主要 特点是不改变油的化学性质而将油水分离不改变油的化学性质

22、而将油水分离。 重力分离法重力分离法 气浮分离法气浮分离法 聚结分离法聚结分离法 吸附分离法吸附分离法 化学分离法化学分离法是向含油污水中投放絮凝剂絮凝剂或聚集剂聚集剂，其中絮凝剂可使油凝絮凝剂可使油凝 聚成凝胶体而沉淀，聚成凝胶体而沉淀，而聚集剂则是使油凝聚使其上浮聚集剂则是使油凝聚使其上浮，从而达到油水分 离的一种方法。 电浮分离法电浮分离法是把含油污水引进装有电极的舱柜中，利用电解产生的气泡电解产生的气泡 在上浮过程中附着油滴而加以分离在上浮过程中附着油滴而加以分离，从而实现油水分离的方法，实际上 是一种物理化学分离方法。 （1）常用的物理分离方法 1）重力分离法 重力分离法是利用油和水

23、的重力差油和水的重力差，使水中油滴克服水流阻力上浮 与水分离的一种方法。这种方法的优点优点是结构简单、操作方便，缺点缺点是 只能分离自由状态下的油，而不能分离乳化状态的油。一般认为油粒直 径小于50微米就很难分离。 G P F g d G o 3 6 g d P w 3 6 )m油粒直径（d ）油的密度（ 3 o Kg/m ）水的密度（ 3 w Kg/m ）重力加速度（ 2 s/mg 式中， 24 22 ud F 阻力系数 ）油粒上浮速度（m/su 雷诺实验雷诺实验 层流状态、过渡状态、紊流状态，层流状态、过渡状态、紊流状态， Re=惯性力惯性力/粘性力粘性力=du / 惯性力加剧湍动，而粘性

24、力抑制湍流。即惯性力加剧湍动，而粘性力抑制湍流。即Re 数可视为惯性力与粘性力之比，其数数可视为惯性力与粘性力之比，其数 值大小表明二个力的相对大小。值大小表明二个力的相对大小。 Re 24 层流区（2000 ） ： 5 . 0 Re 5 .18 过渡区（2000-4000 ）： 43. 0 紊流区（4000 ） 当当Re 2000, 处于层流状态，处于层流状态， FGP dt du m 0FGP 0 dt du 油粒等速上浮 du du 2424 Re 24 18 )( 2 w gd u o 0 2466 22 o 3 w 3 ud g d g d 层流区： （斯托克斯定律）（斯托克斯定律） 2000Re4000 5 . 0 Re 5 .18 43. 0 29. 0 w 14. 1714. 0 w 714. 0 )(153. 0 dg u o Re 4000 w w )( 74. 1