CN110872157A - 处理液体的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理示例性乳液状液体混合物的方法，该液体混合物具有至少两种不同密度的液体，特别是船上的舱底水，其被收集在液体罐中，其中该处理具有至少两级预净化，包括液体分离，比如油分离，以及在几乎完全分离后剩余的液体中所含的混浊物质、悬浮物质等的粗过滤，以及一种实施该方法的设备。

Description

处理液体的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于处理船上的液体特别是舱底水的方法，以及一种用于执行这种方法的设备。

背景技术

舱底水是由不同液体以及固体构成的非均匀混合物，其主要积聚在船舶的发动机室中或在那里使用。舱底水的主要成分尤其是水、不同类型的碳氢化合物(主要是矿物油(燃料)、有机油以及包括冷却物质和具有不同粘度或密度的润滑剂的其他碳氢化合物、来自泄漏的其他液体、来自维护活动的液体或液体清洁剂以及进入的海水或冷凝水。此外，舱底水中可能含有诸如烟灰、金属屑或其他化学化合物的固体和不能溶于水/液体的物质。这种整体高度不均匀的混合物最终在船上形成悬浮液或乳液，其在某些情况下高度稳定并且还可以另外含有微生物。该组合物在每艘船上都非常特殊，因此既不能概括也不能在船舶(相同类型或系列)之间进行比较。

根据国际指令MARPOL 73/78,Annex 1，在能够通过船外并引入周围水体之前，必须净化舱底水。这种净化原则上通过所谓的舱底水脱油器实现，该舱底水脱油器在安装到船上并进一步使用之前必须经过批准程序，其中对它们的有效性进行测试。如果净化的舱底水的含油量高于极限值，则舱底水必须在船内循环，不得通过船外。

舱底水脱油器中的舱底水的净化可以通过不同的工艺工程过程进行。所有方法的共同特征是，在相对大量的舱底水的情况下，消耗材料的运行成本相应地增加，或者如果舱底水中的污染物的浓度相对较低，则所述运行成本降低。

航运公司和船舶运营商的目标是最大限度地降低船舶运营成本—这还包括舱底水脱油器的运营和维修费用。首先，这可能涉及相应的IBTS(综合舱底水处理***)的设置和操作，其分别考虑和处理船舶的发动机室中的液体流，而不混合所述流。其次，舱底水可以进行预净化，以减少舱底水脱油器的负载。在此，可以看出在舱底水脱油器的流入量减少的负载与其最终操作和维护成本之间的直接关联。通常认为预净化的成本低于通过舱底水脱油器净化的成本。根据IMO对IBTS(综合舱底水处理***)的建议的意图是将不同的液体彼此分离并进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理船上的液体特别是舱底水的方法，该方法允许有效分离和分别处理不同的液体和固体。本发明的另一目的是提供一种用于执行所述方法的设备。

所述目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求6的特征的设备来实现。

根据本发明，公开了一种用于处理液体或液体混合物的方法，特别是船上的舱底水，其收集在液体罐中，该方法包括至少两级预净化，其包括将液体从液体或液体混合物中的几乎完全分离，以及粗过滤剩余液体，其中剩余液体含有混浊和悬浮物质。根据本发明的方法允许在船上操作期间有效分离和分离处理不同的液体，比如油和水，以及固体，从而满足适用于IBTS的IMO建议。

在一示例性实施例中，在预净化之后进行最终净化，其中预净化的液体中的分离的液体的残余含量降低。关于舱底水，分离的液体是油。预净化的液体有效地经历第三处理步骤(第一处理步骤：在预净化期间的油分离；第二处理步骤：在预净化期间的粗过滤)，并且净化的舱底水中的油含量减少到可以符合国际公认的排放限值的程度。IMO指令MARPOL73/78和待定立法文本中国际公认的极限值设定为15ppm。在最终净化过程中分离的残余油被排放或泵出，并根据累积量以可变频率引入单独的油箱中。没有残油的液体可以直接泵入船外。

如果在液体罐中实现预净化的油分离，则减少了设备方面的费用。粗过滤优选在液体罐外部实现。

如果预净化的液体不能被泵送到船外，例如由于法定规定，则剩余液体可以在预净化之后在回路中被引导。为此，可以将剩余液体供给到液体罐。由此，剩余液体被连续地预净化，以便随后在以后的时间点更有效地泵送到船外。

如果所述液体不能通过船外，例如根据法定规定，则同样可以将经过最终净化的液体供给到液体罐。

根据本发明，公开了一种用于执行根据本发明的方法的设备，具有浮动的分离装置，其能够布置在液体罐中，并且具有用于执行预净化的过滤装置，其中分离装置设计成用于将液体从液体或液体混合物中分离并且用于将装有混浊和悬浮物质的剩余液体供给到过滤装置。

为了收集或继续将分离的油和预净化的液体彼此分开地处理，可以在分离装置和过滤装置之间布置阀装置，用于控制打开和关闭与油箱的流体连接以及与过滤装置的流体连接。

如果过滤装置具有溢流口以将经过滤的液体返回到液体罐，则预净化的液体可以在回路中被引导。

该设备可以具有用于执行最终净化的脱油装置，其流体连接到过滤装置。

如果脱油装置具有用于将其已经除去油残余物的液体返回到液体罐的返回管线，则已经经过最终净化的液体可以在回路中被有效地引导。

本发明的其他有利的示例性实施例是其他从属权利要求的主题。

附图说明

下面将基于示意图更详细地讨论本发明的优选示例性实施例，其中：

图1示出了根据本发明的设备的示意性结构，

图2示出了用于图1的预净化的分离装置的单独图示，

图3示出了用于第一罐倾斜的液体罐中的分离装置的定向，

图4示出了用于与第一罐倾斜的方向相反的第二罐倾斜的液体罐中的分离装置的定向，

图5示出了预净化过程中的油分离，

图6示出了在预净化过程中装有混浊和悬浮物质的液体的排出，以及

图7示出了用于图1中的预净化的过滤装置的截面。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于处理液体4或液体混合物的设备2。液体4收集在船上的液体罐6即所谓的舱底水箱中，并且通常构成油/水混合物，其中存在悬浮物质、固体、浑浊物质等。设备2包括至少一个分离设备8，其漂浮在待净化的液体4上，以及一个过滤装置10。可选地，设备2还可以另外具有脱油装置12，即所谓的舱底水脱油器。

分离设备8即所谓的撇油器具有板形设计。它装配在液体罐6中，并通过排出管14连接到泵16，排出管14从液体罐6中引出。泵16通过流入口18流体连接到过滤装置10的下部容器区域20以及油箱22。在泵16的下游设置有用于控制相应流体连接的打开和关闭的阀装置24，通过该阀装置24以受控的方式打开或关闭到油箱22的流体连接，或者以受控的方式打开或关闭到过滤装置10的流体连接。

过滤装置10用于粗过滤并且布置在液体罐6的外部。用作溢流口28的上部管线从所述过滤装置的上部容器区域26通过返回到液体罐6中。上部容器区域26的下部出口管线30通向脱油装置12的吸入管线34，该吸入管线从布置在脱油装置12上游的泵32延伸到液体罐6中。可以通过优选地布置在嘴部区域35中的阀装置(未示出)用于以受控的方式打开或关闭出口管线30或吸入管线34，使得泵32能够从过滤装置10或液体罐6吸入液体4、52。这里，泵32流体连接到用于脱油装置12的粗预分离的容器36以及油箱22。在泵32的下游设置有用于控制相应流体连接的打开和关闭的阀装置(未标号)，通过该阀装置以受控的方式打开或关闭到油箱22的流体连接，或者以受控的方式打开或关闭到脱油装置12的流体连接。

用于粗预分离的容器36通过下部连接管线40流体连接到用于细分离的容器42。用于细分离的容器42具有用于从脱油装置12中抽取净化液体的上部抽取管线44并且具有到液体罐6的返回管线46。通过阀装置48可以以受控的方式打开或关闭抽取管线44或返回管线46。

参考图2至6，现在将更详细地讨论预净化的第一处理阶段。在第一处理阶段，通过浮动的分离装置8实现油50或密度低于水52的液体的分离。该液体50(其由于相对于水52的密度差而积聚在水表面54上)在表面附近被吸出/排出。下面，为了简化视图的目的，将浮动液体50称为油，将要从中分离油的液体52称为水或舱底水。分离装置8通过万向节56紧固在罐上侧58上，并在导杆60上垂直引导，导杆60紧固在万向节56上。通过一体式浮体(未标号)，分离装置8总是漂浮在浮动液体50的表面或水表面54上，因此可以自动调节到液体罐6内的不同填充水平。分离装置8的溢流口(未标号)的浸入深度取决于液体密度，这里在0到20毫米之间。

分离装置8的特殊设计，通过万向节56将其紧固到罐上侧58，确保了在相应的船舶运动的情况下，尽管船舶在大海中倾斜，但是只有油50从水表面54被抽出。如图3和4所示，对于船舶在两个不同的方向上倾斜，例如向右舷和左舷，液体罐中的液体4在油50或油层和水2或水层之间的层结构尽管船舶运动但由于密度差异而保持不变。不会发生两种液相的混合。由于万向悬架，分离装置8能够跟随倾斜并且以相应简单的方式将油层50从水表面54抽出。

通过分离装置8的溢流口抽出的油50经由柔性排出管14排出，该柔性排出管14紧固在分离装置8的底侧62上，并且通过连接件(未示出)从液体罐6引导到外部。这可以通过借助于重力自由流出到为此目的而设置的收集罐/容器中而发生，所述收集罐/容器位于较低水平。作为第二种可能性，泵16可以将从分离装置8排出的油50输送到油箱22中，油箱22位于更高水平或安装得更远。这些可以是例如残油罐、污泥罐或其他收集罐。

通过使用相应的阀装置(未示出)和取样阀，可以使用目视检查来确定何时已完全移除油层50，而无需查看液体罐6本身。在取样阀打开的情况下，实现目视检查，因为当不再有油50从相应的流出物中自液体罐6抽出而仅仅是水52正在从液体罐6流动或正在泵送时建立目视检查。一旦水52出现在流出物中，油层50已基本上从液体罐中移除。然后，未处理的水50及其残留在液体罐6中的混浊和悬浮物质可以直接供给到脱油装置12中或者进入下一第二处理阶段。

因此，根据分离装置8的结构类型和液体罐6中的安装的以上相应描述以及分离装置8的最终操作，产生两种不同类型的操作：

a)移除或排出比水52更轻的液相(在这种情况下为油50)，其由于密度差异而积聚在水相上方。这些通常是密度<1kg/dm³的液体，也就是说润滑油、矿物油基燃料。

b)在随后的另一过程步骤中，在所有较轻的液体比如油50已经排出之后(参见过程步骤a))，分离装置8也可以用于从液体罐6中排出水52。在这种情况下，分离装置8用作液体罐6的简单近表面溢流口或排放口，因为不必执行不同密度的液体50、52的相分离。

然而，必须确保在先前分离油50之后，水52不被引入油箱22。这通过阀装置24实现。通过这里描述的分离装置8的近表面水排放口的优点在于，通过重力作用，可能包含在水相中的浑浊和悬浮物质可以收集并沉积在近底区域中的液体罐6中。由于近表面水排放口，沉积的悬浮物质保留在液体罐6中并且不被供给到随后的处理步骤。即使液体罐填充水平非常低，在导杆60的下部自由摆动端处的直通(fall-through)阻挡装置64另外防止分离装置8能够到达沉积污泥的区域。对进一步过程步骤没有进一步负面影响的最小填充量总是保留在液体罐6中。这样做的积极结果是已经通过重力沉积在罐底部66上的液体罐6中的任何悬浮物质保留为沉淀物，然后在罐净化过程中，定期从空的液体罐6中移除。

作为预净化的第二处理阶段，粗过滤用于分离水52中存在的悬浮物质、固体、浑浊物质等。为此，在所述的第二种操作中，使用上述分离装置8，所述分离装置用于在表面侧抽出或者从水表面54排出残留在液体罐6中的其中含有混浊物质和固体的水，并且通过自由流出口或泵16将水52供给到下一处理阶段。

过滤在两级过滤装置10(图7中所示)内进行，该装置相对于环境压力是无压力的。通过相应的预净化阶段比如分离装置8、可能布置在上游的泵16或以某种其他方式产生的入口压力来实现该过程步骤的流入口18，其可以保持并因此确保过滤过程且因此伴随通过过滤表面(未标号)的压力损失，过滤表面位于下部容器区域20中。

未过滤的水52首先从流入口18通过进入下部容器区域20，下部容器区域20通过分离壁68与上部容器区域26液压分离，在分离壁68中以通过支撑框架保持的方式安装有形成过滤表面的过滤介质或滤除介质。至少一个过滤介质将下部容器区域20与上部容器区域26液压地分离到必要时待过滤的水52必须流过过滤介质的程度。在分离装置中清除游离油50的水52从所谓的原水侧通过过滤介质被引导，其中包含在水52中的悬浮物质被阻挡在过滤介质中并且从水52中移除。在过滤之后，水52通过进入上部容器区域20，其用作用于布置在下游的脱油装置12的收集和储存容器。脱油装置12根据其通流能力从上部容器区域26通过其自身泵32连续吸入水量，并将所述水量供给到脱油装置12中的进一步处理过程。

必须确保来自分离装置8的输送功率原则上大于脱油装置12的泵32的输送功率，以便避免过滤装置10的上部容器区域26的空运转或泵32的干运转。如果确保分离装置8的输送功率大于脱油器侧泵32的输送功率，则过量的过滤水52通过溢流口28被引导回液体罐6，从其中所述水最初是通过分离装置8移除的。这里，管的尺寸应相应地确定，以便即使在脱油装置12停用的情况下，完整的水流也可作为循环流被引导回液体罐6。

至少一种过滤介质可以包括不同的材料，所述材料具有不同的孔径或过滤精度，并且可以根据污染物组成和程度进行匹配或替换。优选使用非织造过滤织物。过滤精度可以变化，例如在10μm和1000μm之间。随着操作时间的增加，过滤介质被分离的悬浮物质堵塞，或者相应地形成滤饼，因此导致甚至更小的颗粒尺寸(例如<10μm)的分离，或甚至可以阻止可能非常细分或乳化残油。滤饼的形成允许过滤介质上的压差增加，因此同时减少了通流。如果发生这种状态，则更换过滤介质。然而，在脱油装置12处于操作中的情况下，为了预先确保通流或确保上部容器区域26总是充满水52，可以设置安全阀(未标号)，比如过压阀，其在预先建立的过压的情况下打开然后部分或完全地将水流直接引入上部容器区域26或储存容器中。一旦脱油装置12不再从上部容器区域26供给并且整个设备2已经停止运行，则可以更换过滤介质。由于已经发生的水52的预净化，其中在这种情况下已经从该水中分离出悬浮物质等，因此脱油装置12的流入负载显著降低。

在第三处理阶段，已经预净化的水52或舱底水进行最终净化，并且净化的水52中的剩余油含量减少到可以符合国际公认的排放限制值的程度。IMO指令MARPOL 73/78和待定的立法文本目前将国际公认的极限值设定为15ppm。如在引言中已经描述的那样，根据国际指令MARPOL 73/78，Annex 1，在能够通过船外并被引入到周围的水体中之前，必须清除水52中的残余油。

净化在图1所示的脱油装置12中实现，并且可以通过不同的工艺工程过程执行，例如通过离心分离、吸附、聚结、借助于化学絮凝剂的絮凝或其他工艺工程应用。

为了控制阀装置48，即所谓的船外阀，脱油装置12配备有测量单元70，其允许分析待排出的水52的油含量。净化的水52在船内流通或通过船外，这取决于测量值，根据IMO，对于船外泵送，其原则上必须小于油含量的15ppm的允许极限值。在测量值<15ppm时，净化的水原则上可以通过船外。在测量值>15ppm时，水在船内流通。在测量单元70中自动实现油含量测量和评估的过程。通过测量单元70自动实现阀装置48的控制。

在脱油装置12中分离的残油从脱油装置12排放或泵出，并根据累积量以可变频率引入油箱22。

如果舱底水处理的这一整体概念在船上实施，则船舶操作员在运行成本方面而且在船上操作期间从工艺工程的角度来看具有优势：结果是节省了脱油装置12的更换部件的成本。所述更换部件比用于粗过滤的过滤装置10的更换部件更昂贵。在船上操作期间，可以有效地分离和分离处理不同的液体50、52和固体。

原则上，这里描述的舱底水处理的总体概念可以有两种类型的操作。

a)一方面，如上所述，可以连续地进行三个处理步骤(包括撇油器(分离装置8，预净化)，然后粗过滤(过滤装置10，预净化)，然后是舱底水脱油器(脱油装置12，最终净化))，随后将净化的舱底水52直接泵入船外。

b)作为第二变型，由撇油器(分离装置8，预净化)和然后粗过滤(过滤装置10，预净化)组成的前两个处理步骤可以不以线性的方式操作，而是以回路的方式。这里，舱底水52通过两个处理步骤从舱底水箱6输送，然后被引回到原始舱底水箱6中。该过程特别对于在净化之后的情况是有意义的，由于法定条文，舱底水52可能不会被泵入船外。以这种方式仍然可以使舱底水52被连续预净化，然后在稍后的时间点更有效地将其泵入船外。

第二方面是舱底水箱6中的大量/污染的舱底水52可以经历相应的连续预净化，以使舱底水箱6中的舱底水52的污染物的量已经减少。

明确提到脱油装置12也可以是一些其他设计。例如，泵32可以布置在两个容器36、42之间，容器36、42的数量可以变化等。正如分离装置8的所述实施例和过滤装置10的所述实施例一样，这里描述的脱油装置12仅仅是示例性的。

本发明公开了一种处理示例性乳液状液体混合物的方法，该液体混合物具有至少两种不同密度的液体，特别是船上的舱底水，其被收集在液体罐中，其中该处理具有至少两级预净化，包括液体分离，比如油分离，以及在几乎完全分离后剩余的液体中所含的混浊物质、悬浮物质等的粗过滤，以及一种实施该方法的设备。

附图标记列表

2 设备

4 液体/液体混合物

6 液体罐/舱底水箱

8 分离装置/撇油器

10 用于粗过滤的过滤装置

12 脱油装置/舱底水脱油器

14 排出管

16 泵

18 流入口

20 下部容器区域

22 油箱

24 阀装置

26 上部容器区域

28 溢流口

30 出口管线

32 泵

34 吸入管线

35 嘴部区域

36 用于粗预分离的容器

40 连接管线

42 用于细分离的容器

44 抽取管线

46 返回管线

48 阀装置

50 待分离的液体/此处：油

52 比待分离的液体更重的液体/此处：水或舱底水

54 水表面

56 万向节

58 罐上侧

60 导杆

62 底部侧

64 直通阻挡装置

66 罐底部

68 分离壁

70 测量单元

Claims (10)

1.一种处理液体(4)特别是船上的舱底水的方法，其收集在液体罐(6)中，其中，所述处理具有至少两级预净化，其包括将液体(50)从液体(4)中的几乎完全分离，以及粗过滤含有混浊和悬浮物质的剩余液体(52)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述预净化之后进行最终净化，其中，所述剩余液体(52)中的分离的液体(50)的残余含量减少。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述液体(50)的分离在液体罐(6)中实现。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，在所述预净化之后，将剩余液体(52)供给到液体罐(6)。

5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，将经过最终净化的液体供给到液体罐(6)。

6.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备(2)，具有浮动的分离装置(8)，其能够布置在液体罐(6)中，并且具有用于执行预净化的过滤装置(10)，其中，所述分离装置(8)设计成用于将液体(50)从液体(4)中几乎完全分离并且用于将装有混浊和悬浮物质的剩余液体(52)供给到过滤装置(10)。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，在所述分离装置(8)和过滤装置(10)之间布置有阀装置(24)，用于控制打开和关闭与收集罐(22)的流体连接以及与过滤装置(10)的流体连接。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述过滤装置(10)具有溢流口(28)，用于将经过滤的液体(52)返回到液体罐(6)。

9.根据权利要求6、7或8所述的设备，其中，设置有用于执行最终净化的脱油装置(12)，其与过滤装置(10)流体连接。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述脱油装置(12)具有返回管线，用于将已经脱油的液体(52)返回到液体罐(6)。

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