一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置的制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置，包括超重力尾气洗涤系统、废水处理系统，等离子催化反应器氧化氮氧化物，达到废气污染物同时吸收的目的。超重力洗涤塔利用高速旋转的填料产生几百至几千倍于重力加速度的超重力场，使液膜流速比在重力场中提高10倍，与气体进行逆流、并流或错流接触，大大强化了气液两相间的微观混合，极大强化了气液间的传质，具有设备体积小、气相压降小、安装维护方便等特点。废水处理系统采用经典水处理技术和反渗透膜处理技术的配合，达到IMO规定的船舶废水中多环芳烃、浊度以及硝酸盐、重金属等污染物的排放标准。
【专利说明】
一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种柴油机尾气处理装置，具体地说是船舶柴油机尾气处理装置。
【背景技术】
[0002]近年来随着船舶工业的迅猛发展，其动力装置排放的NOx，SO2和颗粒物含量进一步增加，对尾气排放的控制要求也越来越苛刻。船用主、辅机、燃油锅炉与焚烧炉排放到空气中的NOx，SO2和颗粒物对人类和环境都会引起很大的危害，我国政府也针对船舶尾气污染物的排放情况制定了向应法规，并确定了排放控制区内的核心港口区域。
[0003]用来脱除船舶低速机尾气中硫氧化物和氮氧化物的最优措施通常为湿法洗涤技术和SCR技术，要达到同时脱除硫氧化物和氮氧化物的目的，势必要将两种技术结合起来，然而两种技术的结合意味着两套装置的组合，会产生体积过大及复杂的操作问题。湿法洗涤同时脱硫脱硝技术是最适用于船舶的，具有体积小，操做简单的特点，使用超重力洗涤塔节省船舶空间的优势更为明显。洗涤脱硝会增加废水中的硝酸盐含量，頂O法规规定洗涤水处理系统应防止硝酸盐的排放超过清除废气中12%N0x所对应的硝酸盐含量，因而在传统水处理技术的基础上研制高效脱除硝酸盐的水处理措施是十分必要的。
[0004]鉴于排放法规的日益临近，研制新型高效的尾气洗涤及废水处理复合装置，特别是能与现有船舶动力装置配套的，船东更能够接受的处理设备，是解决我国当前及未来远洋船舶自由进出世界各海域，推动我国航运事业走向世界不可缺少的重要措施。
[0005]现有技术中，主要的船舶尾气洗涤及废水处理技术主要有:
[0006]专利“一种船舶内燃机尾气脱硫脱硝方法(201410756640.5)”，通过洗涤技术结合电晕催化技术，其流程是尾气先进入水冷塔，在经过脱硫塔脱硫，脱硫后的尾气经等离子放电催化氧化后，进入脱硝塔，实现同时脱硫脱硝。该方案等离子放电耗能大，且反应容器较多，体积较大，反应后洗涤废水中的硝酸盐难以去除。
[0007]专利“一种新型湿式船舶废气综合处理方法及装置(201510175989.4)”，是通过将尾气依次经过海水，强氧化性、强酸性溶液和强还原性、强碱性溶液处理，或者同过预氧化器，然后通过洗涤装置进行脱除，得到洁净尾气和废液，废液在用海水稀释后排到大海，方案中提及的各种强氧化还原剂等，成本较高，氧化装置耗能大，经济性不适用于船舶，而且处理废液方式为海水稀释，不能从根本上解决污染问题。
[0008]专利“一种用于船舶洗涤脱硫系统废液的处理装置(201310259855.1)”，是通过利用传统水处理技术，包括油水分离、化学药剂、曝气、浮选等工艺去除洗涤废水中的浮油、乳化油、颗粒以及重金属氢氧化物沉淀等，但并不能够去除洗涤液中的硝酸盐。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供能达到同时高效的脱除的N0x、S02和颗粒物的目的，并能去除洗涤废水中多环芳烃，硫酸盐，硝酸盐，重金属等污染物，满足IMO船舶废水排放标准的一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置。
[0010]本发明的目的是这样实现的:
[0011 ]本发明一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置，其特征是:包括超重力尾气洗涤系统、废水处理系统；
[0012]所述超重力尾气洗涤系统包括催化氧化反应器、超重力洗涤塔、缓冲箱;所述废水处理系统包括曝气池、溶气罐、气浮池、活性炭过滤器、反渗透膜反应器、后过滤器、浓盐水存储箱、洁净水存储箱;发动机排出的废气通入催化氧化反应器，催化氧化反应器通过排气管路连接超重力洗涤塔，超重力洗涤塔下方设置洗涤液出口，洗涤液出口连接缓冲箱，缓冲箱一方面通过设置有第一循环栗的循环管路连接超重力洗涤塔，另一方面通过分流管路连接曝气池，曝气池后依次连接气浮池、活性炭过滤器、反渗透膜反应器、后过滤器、洁净水存储箱，水处理加碱箱和加药箱连接废水输送管路，废水输送管路连通气浮池，加压箱通过输气管路分别连通曝气池、溶气罐、反渗透膜反应器，溶气罐通过处理后水输送管路连通气浮池，溶气罐通过溶气水输送管路连通气浮池，气浮池连接废渣箱，浓盐水存储箱连接反渗透膜反应器。
[0013]本发明还可以包括:
[0014]1、所述超重力洗涤塔包括壳体、除雾器、填料层、电机、液体分布器，壳体的上端设置尾气出口，洗涤液出口设置在壳体的下端，除雾器、填料层、液体分布器均设置在壳体里，除雾器位于填料层和液体分布器上方，填料层为中空结构，液体分布器位于填料层的中空部分里，电机位于壳体下方，电机通过转子连接填料层，循环管路连接液体分布器。
[0015]2、所述催化氧化反应器包括臭氧氧化反应器、催化剂氧化器、等离子体氧化器或等离子催化氧化器。
[0016]本发明的优势在于:本发明提供了一种可用于船舶的高效同时脱除氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的系统，特别是可适用于燃用高硫重油船舶低速机的尾气洗涤及废水处理复合装置。在该系统中，催化氧化反应器位于发动机和超重力洗涤塔之间，便于氮氧化物的氧化，达到废气污染物同时吸收的目的。超重力洗涤塔利用高速旋转的填料产生几百至几千倍于重力加速度的超重力场，使液膜流速比在重力场中提高10倍，与气体进行逆流、并流或错流接触，大大强化了气液两相间的微观混合，极大强化了气液间的传质，具有设备体积小、气相压降小、安装维护方便等特点。废水处理系统采用经典水处理技术和反渗透膜处理技术的配合，达到IMO规定的船舶废水中多环芳烃、浊度以及硝酸盐、重金属等污染物的排放标准。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0019]结合图1，本发明船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置主要包括:主要包括超重力尾气洗涤系统和废水处理系统。超重力尾气洗涤系统主要包括:超重力洗涤塔3，催化氧化反应器33，循环栗11，缓冲箱10;废水处理系统包括:曝气池12，溶气罐17，气浮池16，活性炭过滤器20，反渗透膜反应器21，精密过滤器22，浓盐水存储箱25，洁净水存储箱26;其中超重力洗涤塔3包括:填料层4，除雾器6，液体分布器5，电机7。发动机I排出的废气通过排气管路2，经催化氧化反应器33与超重力洗涤塔3相连，超重力洗涤塔3包括填料层4，除雾器6，液体分布器5，电机7，电机7通过转子8与填料层4相连。缓冲箱10通过循环管路13，经循环栗11与液体分布器5相连，洗涤液出口 9通过管路与缓冲箱10相连。缓冲箱10通过分流管路14与曝气池12相连，曝气池12后依次连接有气浮池16、活性炭过滤器20、反渗透膜反应器21、精密过滤器22和洁净水存储箱26。水处理加碱箱29和加药箱30，经输送栗32和栗31与废水输送管路34相连。加压箱27通过输气管路35分别与曝气池12、溶气罐17和反渗透膜反应器21相连，溶气罐17分别通过处理后水输送管路36和溶气水输送管路37经输送栗18和栗38与气浮池16相连。气浮池16和活性炭过滤器20连接管路有输送栗19。浓盐水存储箱25通过管路24与反渗透膜反应器21相连。
[0020]催化氧化反应器33，可以是臭氧氧化、催化剂氧化、等离子体氧化及等离子催化氧化，本专利中以等离子催化氧化技术介绍，其位于发动机I和超重力洗涤塔3之间，内部包括电极、催化剂和电源。主要功能是催化氧化尾气中的氮氧化物，是湿法吸收的准备阶段。
[0021]超重力洗涤塔3，主体为洗涤塔，配有电机7，通过转子8与填料层4的连接，带动填料层旋转，利用高速旋转的填料产生超重力场，实现强化气液间的传质。
[0022]废水处理系统，包含经典的水处理技术和反渗透膜处理技术，首先通过经典水处理技术包括曝气、气浮和活性炭过滤对废水进行处理后，再由反渗透膜反应室对处理后水中的硫酸盐、硝酸盐类及重金属物质进行浓缩处理。
[0023]结合图1，尾气洗涤功能是这样实现的:发动机I排出的尾气经排气管2进入催化氧化反应器33，经催化氧化后的尾气进入超重力洗涤塔3进行洗涤，洗涤液中心的液体分布器5喷洒在转子内腔填料层4表面，在离心力作用下，自中心沿径向穿过填料，与尾气在填料层4中进行逆流或错流接触反应，吸收后的液体，被抛到外腔，经外壳汇集于底部的液体出口 9管排出到缓冲箱10。气、液在穿过旋转填料层的过程中被多次分割、聚并成极微小的液膜、液丝和液滴，形成巨大且快速更新的相界面，快速吸收尾气中的污染物，实现污染物的高效脱除。洗涤后的尾气经除雾器6后，由尾气出口 28排出。洗涤液经循环栗11通过循环管路13由缓冲箱10输送至液体分布器5。洗涤后的废水通过分流管路14流入废水处理系统。为保证污染物去除效率，可设置两级氧化装置和超重力洗涤装置，即尾气经一级超重力洗涤塔尾气出口进入至二级氧化装置，氧化后的气体进入二级超重力洗涤装置，然后排出。
[0024]结合图1，废水处理采用多级处理技术实现废液处理，分别进行曝气处理，废水调质、废水乳化、废水凝絮以及废水浮选和氧化，废水精过滤，反渗透处理和废水后过滤，由此可达到頂O排放要求。废水处理功能具体是这样实现的:通过分流管路14流入废水处理系统的废水，首先进入曝气池12曝气处理，氧化其中的亚硫酸盐和亚硝酸盐，减少废水的化学需氧量，而后在废水输送管路34中进行加入药剂，包括碱液、混凝剂和絮凝剂进行废水调质，而后进入气浮池16进行废水的乳化、凝絮，溶气罐17的水源由处理后的废水经过输送栗18通过管路36供给，加压箱27的高压空气经管路35进入溶气罐17产生溶气水，来源于溶气罐的溶气水由输送栗38通过管路37进入气浮池16中进行浮选氧化，浮选出的泡沫废渣经刮板刮出，储存在废渣存储箱39。处理后的废水经活性炭过滤器20，达到反渗透膜反应器21的进水要求后，进入反渗透膜反应器21，通过加压箱27对反渗透膜反应器21进水侧加压，实现盐类物质及重金属的浓缩，浓缩剩余的浓盐水经管路24流入浓盐水存储箱25，处理后的清水在经过精密过滤器22后存储在洁净水存储箱26备用或排出舷外。
【主权项】
1.一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置，其特征是:包括超重力尾气洗涤系统、废水处理系统； 所述超重力尾气洗涤系统包括催化氧化反应器、超重力洗涤塔、缓冲箱;所述废水处理系统包括曝气池、溶气罐、气浮池、活性炭过滤器、反渗透膜反应器、后过滤器、浓盐水存储箱、洁净水存储箱;发动机排出的废气通入催化氧化反应器，催化氧化反应器通过排气管路连接超重力洗涤塔，超重力洗涤塔下方设置洗涤液出口，洗涤液出口连接缓冲箱，缓冲箱一方面通过设置有第一循环栗的循环管路连接超重力洗涤塔，另一方面通过分流管路连接曝气池，曝气池后依次连接气浮池、活性炭过滤器、反渗透膜反应器、后过滤器、洁净水存储箱，水处理加碱箱和加药箱连接废水输送管路，废水输送管路连通气浮池，加压箱通过输气管路分别连通曝气池、溶气罐、反渗透膜反应器，溶气罐通过处理后水输送管路连通气浮池，溶气罐通过溶气水输送管路连通气浮池，气浮池连接废渣箱，浓盐水存储箱连接反渗透膜反应器。2.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置，其特征是:所述超重力洗涤塔包括壳体、除雾器、填料层、电机、液体分布器，壳体的上端设置尾气出口，洗涤液出口设置在壳体的下端，除雾器、填料层、液体分布器均设置在壳体里，除雾器位于填料层和液体分布器上方，填料层为中空结构，液体分布器位于填料层的中空部分里，电机位于壳体下方，电机通过转子连接填料层，循环管路连接液体分布器。3.根据权利要求1或2所述的一种船舶低速柴油机尾气洗涤及废水处理复合装置，其特征是:所述催化氧化反应器包括臭氧氧化反应器、催化剂氧化器、等离子体氧化器或等离子催化氧化器。
【文档编号】B01D53/56GK105854602SQ201610423634
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】周松, 周金喜, 朱元清, 王占广, 高瑞锋, 刘佃涛, 冯永明
【申请人】哈尔滨工程大学