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研究生: 謝佑人
Hsien, You-jen
論文名稱: 船用柴油引擎排氣後濕式淨化處理法所產生廢液處理之研究
Investigation on the Purification of Scrubbing Wastewater derived from the Exhaust of Marine Diesel Engine
指導教授: 黃正清
Huang, Cheng-Ching
楊世安
Yang, Shih-An
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 118
中文關鍵詞: 廢液處理濕式噴霧法
外文關鍵詞: wastewater, Wet Scrubber
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  • 雖然世界各國的專家學者均認為改善空氣品質須由抑制其形成著手,但是對於現今已經在航運中的船隻而言,改善引擎本身的條件是件相當費時且花費昂貴的處理方法。相對的於此一狀況,濕式噴霧法在造價上便宜甚多,且操作上、保養上皆有甚多的優點。
    以往濕式噴霧法的使用,均以洗塵為其最大的功用。故多使用於水泥場、火力發電場等多塵區,但隨著環保需求的愈加廣泛,除去多種污染氣體的濕式噴霧法,正逐漸的被重視,故本文將以探討濕式噴霧法運用於船用柴油機的排氣改良上各操作條件下的效果為探討重點。
    因濕式噴霧法噴灑完後之廢液在排出後會對海洋環境造成污染,故需將其廢液處理至符合海洋放流水之標準,確保不會對海洋生態產生影響,才可排放。如任意將廢液排放至大海,這只是將空污轉換成水污染,並沒有徹底的解決環境污染問題,因此廢液的處理在濕式噴霧法的使用中佔有極重要的地位。而在本論文中是以離子交換樹脂為主要的濾材來吸附廢液中的有害離子,使其達到淨化之功效。

    Prevention is general accepted as the better policy than mitigation to improve air quality. However, in the practice, improvement of the Engine emission is both expensive and time consuming compared with the installation of Wet Scrubber which has many advantages such as low initial cost, ease
    O&M….
    Conventionally, Wet Scrubber is utilized in cement plants and thermal power plants for the removal of dust, but demand for the removal of multiple air pollutants as well,has been increased recently.
    From the integrated control’s point of view, Wet Scrubbing wastewater also contains pollutants derived from the air emission. Hence, the treatment of scrubbing wastewater to meet the effluent standards is crucial in the protection of marine environment. In this paper, the application of Wet Scrubbing method in the control of Exhaust of Marine Engine is focused; the efficiency of ion exchange resin in the removal of wastewater pollutants is also investigated and discussed.

    中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………Ⅱ 誌 謝…………………………………………………………………Ⅲ 目 錄…………………………………………………………………Ⅳ 表 目 錄…………………………………………………………………Ⅶ 圖 目 錄…………………………………………………………………Ⅷ 第一章 緒論………………………………………………………………1 1.1前言…………………………………………………………1 1.2 研究背景……………………………………………………2 1.3 研究目的……………………………………………………5 第二章 文獻回顧…………………………………………………………8 2.1柴油機廢氣之形成與特性…………………………………8 2.1.1氮氧化物(NOx)的形成……………………………8 2.1.2 一氧化碳(CO)的形成……………………………11 2.1.3 二氧化碳(CO2)的形成……………………………13 2.1.4 碳氫化合物(HC)的形成……………………………14 2.1.5 硫氧化物(SOX)的形成……………………………16 2.1.6 SOOT的形成………………………………………17 2.2 氮氧化物減量之策略與方法………………………………20 2.3 二氧化碳減量的策略與方法………………………………24 2.3.1 二氧化碳前處理……………………………………24 2.3.2 後處理與再利用……………………………………25 2.3.2.1 物理處理法………………………………25 2.3.2.2 化學處理法………………………………27 2.3.2.3 生物處理法………………………………30 2.4 濕式噴霧法…………………………………………………32 2.5 離子交換技術應用於淨水工程之探討……………………38 2.5.1 離子交換樹脂之發展………………………………38 2.5.2 離子交換樹脂之分類………………………………39 2.5.3 離子交換樹脂的化學反應…………………………43 2.5.4 離子交換樹脂之再生………………………………44 2.6 活性碳程序應用於淨水工程之探討………………………46 2.6.1 吸附現象……………………………………………46 2.6.2 活性碳之性質………………………………………47 2.6.3 影響活性碳吸附之因子……………………………48 2.6.3.1 吸附劑特性……………………………48 2.6.3.2 吸附質特性……………………………49 第三章 實驗設備與方法…………………………………………………50 3.1 研究流程……………………………………………………50 3.2 實驗設備之裝配……………………………………………51 3.2.1 濕式淨化及廢水處理系統設備圖…………………51 3.2.2 廢水處理系統自動控制圖…………………………52 3.2.3 實驗設備規程………………………………………53 3.3 引擎規格及性能……………………………………………55 3.4 動力計………………………………………………………55 3.5 穩壓塔與反應塔……………………………………………55 3.6 廢液處理設備………………………………………………57 3.7 廢氣分析儀…………………………………………………58 3.6.1 NOX之量測…………………………………………58 3.6.2 CO/CO2之量測………………………………………58 3.6.3 SOX之量測…………………………………………58 3.8 實驗步驟與方法……………………………………………59 3.8.1實驗方法……………………………………………59 3.8.2試及校正…………………………………………59 3.8.3實驗步驟……………………………………………60 第四章 實驗結果與討論………………………………………………67 4.1吸收劑與廢氣除卻率之關係………………………………67 4.2轉數、負荷與CO2除卻率之關係…………………………77 4.3轉數、負荷與NOX除卻率之關係…………………………80 4.4 廢液之處理…………………………………………………82 4.4.1 海水與煙氣之化學反應式…………………………82 4.4.2 使用棉質濾芯與活性碳過濾廢液…………………84 4.4.3 同時使用陰陽離子樹脂處理………………………85 4.5 離子交換樹脂之使用壽命…………………………………92 4.6 廢水處理費用分析與探討…………………………………93 第五章 結論與建議………………………………………………………96 5.1結論…………………………………………………………96 5.2建議…………………………………………………………100 參考文獻…………………………………………………………………102 附錄一……………………………………………………………………107 附錄二……………………………………………………………………110 表 目 錄 表2-1 反應速率常數比對值…………………………………………………9 表2-2 不同氣體在水中之溶解度…………………………………………16 表2-3目前各種煙道氣去除氮氧化物控制技術[張君正,1994]…………22 表2-4 各種吸收劑優缺點比較………………………………………………28 表2-5 液滴直徑與擴散係數比對……………………………………………36 表2-6 一般樹脂使用之再生劑……………………………………………45 表3-1抽水泵規格表…………………………………………………………62 表3-2新品種甲級漁船用油性質表…………………………………………63 表4-1水質分析報表…………………………………………………………84 表4-2取樣點分析表…………………………………………………………85 表4-3離子交換樹脂物理特性及操作條件…………………………………86 表4-4水質分析報表…………………………………………………………87 表4-5水質分析報表…………………………………………………………87 表4-6廢水處理前後之比較表………………………………………………87 表4-7處理後之廢水與法定規範之比較表…………………………………88 表4-8設備及操作費用表……………………………………………………95 圖 目 錄 圖(1) 我國環保署亦對船舶廢氣排放制訂管制法規………………………4 圖(2) 陽離子交換樹脂的構造模型圖………………………………………43 圖(3) 研究流程………………………………………………………………50 圖(4) 實驗設備圖……………………………………………………………51 圖(5) 廢水處理系統自動控制圖……………………………………………52 圖(6) 垂直交流狀況示意圖…………………………………………………56 圖(7) 實驗步驟圖……………………………………………………………61 圖(8) MITSUBISHI四行程單缸柴油引擎性能曲線圖………………………62 圖(9) NOX、SOX量測儀圖……………………………………………………64 圖(10) 單缸柴油引擎…………………………………………………………64 圖(11) 動力計…………………………………………………………………64 圖(12) CO/CO2氣體偵測儀……………………………………………………64 圖(13) 負載控制器…………………………………………………………64 圖(14) 簡易四道過濾器……………………………………………………64 圖(15) 給水泵………………………………………………………………65 圖(16) 吸收劑噴霧器………………………………………………………65 圖(17) 並聯式氣水分離器…………………………………………………65 圖(18) 吸收劑混合槽………………………………………………………65 圖(19) 濕式淨化實驗設備圖………………………………………………66 圖(20) 定時器…………………………………………………………………66 圖(21) 計時器…………………………………………………………………66 圖(22) 轉速為1500rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……68 圖(23) 轉速為1200rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……68 圖(24) 轉速為950rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)………69 圖(25) 轉速為1500rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……69 圖(26) 轉速為1200rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……70 圖(27) 轉速為950rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)………70 圖(28) 轉速為1500rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……71 圖(29) 轉速為1200rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)……71 圖(30) 轉速為950rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之CO2除卻率(%)………72 圖(31) 轉速為1500rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……72 圖(32) 轉速為1200rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……73 圖(33) 轉速為950rpm、負載為1.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)………73 圖(34) 轉速為1500rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……74 圖(35) 轉速為1200rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……74 圖(36) 轉速為950rpm、負載為1.5kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)………75 圖(37) 轉速為1500rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……75 圖(38) 轉速為1200rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)……76 圖(39) 轉速為950rpm、負載為2.0kg-m,各噴劑之NOX除卻率(%)………76 圖(40) 各種噴劑在不同轉速、負載1.0kg-m時的CO2去除率。…………78 圖(41) 各種噴劑在不同轉速、負載1.5kg-m時的CO2去除率。…………78 圖(42) 各種噴劑在不同轉速、負載2.0kg-m時的CO2去除率。…………79 圖(43) 各種噴劑在不同轉速、負載1.0kg-m時的NOX去除率。…………80 圖(44) 各種噴劑在不同轉速、負載1.5kg-m時的NOX去除率。…………81 圖(45) 各種噴劑在不同轉速、負載2.0kg-m時的NOX去除率。…………81 圖(46) 廢液處理前後之PH值比較…………………………………………88 圖(47) 廢液處理前後之導電度比較…………………………………………89 圖(48) 廢液處理前後之懸浮固體物(雜質)比較……………………………89 圖(49) 廢液處理前後之亞硝酸鹽比較………………………………………90 圖(50) 廢液處理前後之硫酸鹽比較…………………………………………90 圖(51) 廢液處理前後之鹼度(CaCO3)比較……………………………………91 圖(52) 廢液處理前後之濁度比較……………………………………………91 圖(53) 流經離子交換樹脂之PH變化圖……………………………………92

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    下載圖示 校內:2009-01-29公開
    校外:2009-01-29公開
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