一种用于针对海上石油泄露现象的除油船的制作方法

本发明属于海上除油器械的技术领域，具体涉及一种用于针对海上石油泄露现象的除油船。

背景技术：

海洋石油，海上原油或重油泄漏事故频繁发生，造成海洋污染，危害海洋生物，成为世界关注的一个重大问题。油类溢漏到海中，会在水面迅速扩散，并会隔离海水与空气中的氧气交换。在风浪的作用下，部分油类还能与水形成油水。1升这样的油水完全氧化，需要耗掉40万升水中的氧，许多海洋生物就是因为水中的氧气被″掠夺″而″窒息″死去。同时，油膜覆盖在海面上，还会影响海洋植物的光合作用，破坏海洋生态系统的稳定；而海水中的氧含量及阳光投射量的减少，会显著降低浮游生物的光合作用以及叶绿素a浓度。原油中含有的烷烃、环烷烃、芳香烃等有机物以及镍、钒等无机物，会很快污染海水水质，杀死部分敏感浮游生物和鱼类，引起浮游生物群落结构改变，同时驱逐其他鱼类游离原油泄漏区域，造成区域内鱼类数量迅速减少。

目前世界上已掌握一些除油技术方法，但这些技术方法仍存在着较大问题。如物理方法——围油法受到天气影响大，受到海面浪高、水流速度和风速等海况条件的限制；化学方法会造成海洋二次污染；除油设备以改装为主，创新能力有待提高，且灵活性较差，自动化程度低，对石油的回收利用率低，导致工作效率低下。

现有海上除油设备大部分为进口产品，而且大部分以改装为主，缺少具有创新性的自主知识产权产品，为满足重大水上溢石油染事故的溢油应急处置的需求，我国需要突破传统创新能力不高的瓶颈，自主设计除油设备。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于针对海上石油泄露现象的除油船。

技术方案：本发明所述一种用于针对海上石油泄露现象的除油船，包括船体以及安装于船体上的中央机房、主动力装置、左右侧翼、储油装置，还包括吸油滚筒、电解式油水分离器、生物反应器、污水反应器、无人机舱、输油口和主动声呐；所述中央机房设于船体的前端，所述左右侧翼分别安装于船体前进方向的左右侧，所述左右侧翼内分别安装吸油滚筒，所述吸油滚筒通过纯塑ppr水管与电解式油水分离器连通，所述电解式油水分离器通过纯塑ppr水管分别与储油装置、生物反应器、污水反应器连通，所述电解式油水分离器分离出的油一部份进入储油装置内，一部分进入生物反应器内，分离出的水进入污水反应器，过滤后排入海里；所述储油装置上设有将油排出的输油口，所述输油口内设有第一齿轮泵，所述生物反应器的后端连接有主动力装置，所述船体的后端设有用于储存若干无人机的无人机舱，所述船体设有rv减速器进行传动，所述主动声呐设置于船体底部，所述中央机房控制主动声呐发出的声波种类；当所述左右侧翼由行驶模式切换为作业模式时，中央机房自动打开主动声呐，发射超声波，用于检测周围的海洋生物，同时发射海洋生物讨厌的声波，用于驱赶海洋生物，防止除油过程给海洋生物带来伤害。

优选地，所述中央机房内设有船体驾驶控制系统、螺旋桨控制装置、储油罐调控装置、船体吸油除油装置控制装置以及声呐装置控制系统，所述中央机房位于整个船体核心部分，设置于除油船前端，所述中央机房对船体系统进行统一调控。

优选地，所述主动力装置包括主机、船载油箱和可调距式螺旋桨，所述主机通过柴油机驱动，所述船载油箱提供动力原料，所述中央机房通过螺旋桨控制装置调控可调距式螺旋桨的桨叶和桨毂的角度，以便在各种工作状况中发挥主机的最佳效率。

优选地，所述生物反应器内放置降解石油的微生物，所述分离后的油进入生物反应器进行降解，降解后的产物为主动力装置的动力原料。

优选地，所述生物反应器内可降解石油的微生物包括棒状杆菌属红球菌属无色杆菌属、芽孢杆菌属、黄单胞杆菌属诺卡氏菌属链霉菌属、分支杆菌属以及真菌如木霉属、青霉属、红酵母以及假丝酵母中的至少一种的混合组合。

优选地，所述储油装置安装于船体的中部，包括三组储油罐，其为第一储油罐、第二储油罐和第三储油罐；所述电解式油水分离器与第一储油罐连通，所述第一储油罐后端依次安装第二储油罐和第三储油罐，所述中央机房通过储油罐调控装置对每个储油罐进行划分为三部分，分离后油，首先进入每个储油罐的第一部分，每个储油罐的第一部分储满后，再依次进入储油罐的第二部分和第三部分，该储油装置能够吸收更多的石油，并维持除油船自身平衡，防止除油船的某部分质量较大而破坏船体平衡，影响作业。

优选地，所述第一储油罐远离电解式油水分离器的一侧设有输油口，所述第二储油罐和第三储油罐的尾端侧面分别设有输油口，每个储油罐通过输油口将储存的石油传递到其他船只的储油仓内。

优选地，所述吸油滚筒的吸油材料为石墨烯功能化海绵，所述吸油滚筒上安装有第二齿轮泵，所述第二齿轮泵加快石油进入电解式油水分离器内，所述左右侧翼为防翻结构，具有宽阔的支撑面，在海洋中具有极强的维持平衡的作用。

优选地，所述船体的制作材料包括碳素钢和低合金高强度钢，其外表面涂有防锈层和输油层，用于保护船体表面免受石油的侵蚀。

一种利用上述所述除油船进行除油的方法，包括以下步骤：

(1)除油船行驶至石油泄漏事故发生地，达到事故地之后，除油船由行驶模式切换为作业模式；

(2)在中央机房的控制下，船体底下的主动声呐发出超声波，驱赶海洋生物，吸油滚筒开始工作，对海上石油进行吸收清理，石油进入电解式油水分离器内，通过电分离法进行油水分离处理，分离后的油一部分进入储油装置内进行储存，一部分进入生物反应器进行反应降解为主动力装置的动力原料，分离后的水进入污水过滤器，对水进行过滤处理后排入海里，同时中央机房操控船体沿石油泄漏区进行移动；

(3)当储油装置中的油量接近满载时，通过输油口与外设船只的储油器连接，在第一齿轮泵的作用下油排出储油装置进入储油器中；除油船设有白天工作模式和夜间工作模式，在作业过程中，左右侧翼由于自身宽阔的面积而具有良好平衡作用，提高作业吸油效率，使船可在5级风浪下稳定作业，同时可调节吸油深度。

有益效果：(1)本发明所述除油船，通过吸油滚筒吸收海上泄露的石油，并将吸收的石油经电解式油水分离器进行油水分离，油水分离后的水晶过滤后排出，防止对海水的二次污染，分离后的油一部分进入生物反应器进行石油的降解，为主动力装置提供动力原料，能够充分利用环境资源，一部分进入储油装置进行储存；本发明可实现环保作业，吸油滚筒的可重复使用性能，吸油滚筒采用的石墨烯功能化海绵材料的环境保护性，也是实现环保作业的条件；

(2)本发明可实现高效作业，吸油滚筒内选用的石墨烯功能化海绵材料吸油性能强，吸油效率高，同时，生物反应器以及吸油滚筒采用的生物除油以及物理除油方法结合可提高除油效率；可调距式螺旋桨可调整桨叶和桨毂的角度，使主机在各种工作状况下保持较高效率。

(3)本发明可实现灵活作业，除油船具有白天工作模式和夜间工作模式，这两种工作模式能够灵活自由切换；本发明可实现高度自动化，整个船体由中央机房统一调控；船体自身内部结构设计巧妙，实现了高效，低耗作业，适合海上工作环境；所采用的纯塑ppr水管性能稳定，可任意弯曲且光滑、质轻、耐压，适合用于输油。

附图说明

图1为本发明所述除油船的内部结构示意图；

图2为本发明所述除油船的主视图；

图3为本发明所述除油船的俯视图；

图中，1-中央机房，2-主动力装置，3-第一储油罐，4-第二储油罐，5-第三储油罐，6-左右侧翼，7-吸油滚筒，8-油水分离器，9-生物反应器，10-污水过滤器，11-无人机舱，12-输油口，13-主动声呐，14-可调距式螺旋桨，15-主机，16-船载油箱，17-第一齿轮泵，18-第二齿轮泵。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种用于针对海上石油泄露现象的除油船，包括船体以及安装于船体上的中央机房1、主动力装置2、左右侧翼6、储油装置，还包括吸油滚筒7、电解式油水分离器8、生物反应器9、污水反应器、无人机舱11、输油口12和主动声呐13；所述中央机房1内设有船体驾驶控制系统、螺旋桨控制装置、储油罐调控装置、船体吸油除油装置控制装置以及声呐装置控制系统，所述中央机房1位于整个船体核心部分，设置于除油船前端，所述中央机房1对船体系统进行统一调控，可实现高度自动化，要说明的是，中央机房1对船体各个系统进行调控是本技术领域常用的技术手段，在此不再详细描述。

所述左右侧翼6分别安装于船体前进方向的左右侧，所述左右侧翼6为防翻结构，具有宽阔的支撑面，在海洋中具有极强的维持平衡的作用，所述左右侧翼6内分别安装吸油滚筒7，所述吸油滚筒7通过纯塑ppr水管与电解式油水分离器8连通，所述吸油滚筒7的吸油量大、吸油快、能够重复使用，适合海上使用，所述吸油滚筒7的吸油材料为石墨烯功能化海绵，这种材料吸油性能强，环境破坏性弱、成本低，所述吸油滚筒7上安装有第二齿轮泵18，所述第二齿轮泵18加快石油进入电解式油水分离器8内，提高工作效率；纯塑ppr水管的性能稳定，可任意弯曲，且光滑、质轻、耐压，适用于输油，所述电解式油水分离器8通过纯塑ppr水管分别与储油装置、生物反应器9、污水反应器连通，所述电解式油水分离器8分离出的油一部份进入储油装置内，一部分进入生物反应器9内，所述生物反应器9包括不锈钢圆筒和微生物，所述生物反应器9内放置降解石油的微生物，所述分离后的油进入生物反应器9进行降解，降解后的产物为主动力装置2的动力原料，充分利用环境资源，节省资源，所述生物反应器9内可降解石油的微生物包括棒状杆菌属红球菌属无色杆菌属、芽孢杆菌属、黄单胞杆菌属诺卡氏菌属链霉菌属、分支杆菌属以及真菌如木霉属、青霉属、红酵母以及假丝酵母中的至少一种的混合组合；且生物反应器9可定期对内部微生物进行补充，将生物方法和物理方法结合，提高了除油效率；分离出的水进入污水反应器，过滤后排入海里，防止对海水进行二次污染；所述储油装置上设有将油排出的输油口12，所述输油口12内设有第一齿轮泵17，所述生物反应器9的后端连接有主动力装置2，所述船体的后端设有用于储存若干无人机的无人机舱11，所述船体设有rv减速器进行传动，所述主动声呐13设置于船体底部，所述中央机房1控制主动声呐13发出的声波种类；当所述左右侧翼6由行驶模式切换为作业模式时，中央机房1自动打开主动声呐13，发射超声波，用于检测周围的海洋生物，同时发射海洋生物讨厌的声波，用于驱赶海洋生物，防止除油过程给海洋生物带来伤害。

所述主动力装置2包括主机15、船载油箱16和可调距式螺旋桨14，所述主机15通过柴油机驱动，所述船载油箱16提供动力原料，所述中央机房1通过螺旋桨控制装置调控可调距式螺旋桨14的桨叶和桨毂的角度，以便在各种工作状况中发挥主机的最佳效率。

所述储油装置安装于船体的中部，包括三组储油罐，其为第一储油罐3、第二储油罐4和第三储油罐5；所述电解式油水分离器8与第一储油罐3连通，所述第一储油罐3后端依次安装第二储油罐4和第三储油罐5，所述第一储油罐3远离电解式油水分离器8的一侧设有输油口，所述第二储油罐4和第三储油罐5的尾端侧面分别设有输油口，每个储油罐通过输油口将储存的石油传递到其他船只的储油仓内；所述中央机房1通过储油罐调控装置对每个储油罐进行划分为三部分，在储油过程中，首先储满第一储油罐3的第一部分，其次是第二储油罐4的第一部分，再次是第三储油罐5的第一部分，按照此步骤，依次对这三组储油罐进行石油储备，直到储满第三储油罐5的第三部分，该储油装置能够吸收更多的使用，并维持除油船自身平衡，防止除油船的某部分质量较大而破坏船体平衡，影响作业；三组储油罐的储存量为200吨，较大的储油量提高了除油效率。

所述船体的制作材料包括碳素钢和低合金高强度钢，其外表面涂有防锈层和输油层，用于保护船体表面免受石油的侵蚀；中央机房1内还设有船体发电系统和照明系统，所述船体发电系统给照明系统提供电力支撑，照明系统在船体周边提供照明装置，能够保证除油船在夜间进行正常工作。

一种利用上述所述除油船进行除油的方法，包括以下步骤：

(1)除油船行驶至石油泄漏事故发生地，达到事故地之后，除油船由行驶模式切换为作业模式；

(2)在中央机房的控制下，船体底下的主动声呐发出超声波，驱赶海洋生物，吸油滚筒开始工作，对海上石油进行吸收清理，石油进入电解式油水分离器内，通过电分离法进行油水分离处理，分离后的油一部分进入储油装置内进行储存，一部分进入生物反应器进行反应降解为主动力装置的动力原料，分离后的水进入污水过滤器，对水进行过滤处理后排入海里，同时中央机房操控船体沿石油泄漏区进行移动；

(3)当储油装置中的油量接近满载时，通过输油口与外设船只的储油器连接，在第一齿轮泵的作用下油排出储油装置进入储油器中；除油船设有白天工作模式和夜间工作模式，在作业过程中，左右侧翼由于自身宽阔的面积而具有良好平衡作用，提高作业吸油效率，使船可在5级风浪下稳定作业，同时可调节吸油深度。

本发明中，在对吸油滚筒材料的选择进行部分测试，采用木棉、乙酰化甘蔗、聚氨酯、聚丙烯、珍珠岩、石墨烯功能化海绵分别进行吸油性能、环境破坏性和成本进行实验对比。实验结果表明，石墨烯功能化海绵具有吸油性能强、环境破坏力弱、成本低的优点，为吸油滚筒材料的最佳选择。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。