[摘要]針對成品油庫汙水排放量不規律，水中難降解有機物和石油類含量高的問題，採用預處理+生化處理+深度處理三級處理工藝對油庫原汙水處理裝置進行改造。改造後，預處理單元包括調節池、四級隔油池和溶氣氣浮機，將原一級隔油池改造為調節池，有效解決了油庫短時間大量排水對隔油池的衝擊；生化處理單元包括水解酸化池和內循環三相生物塔，在提高汙水可生化性的基礎上利用新型高效好氧汙水處理裝置對水中有機汙染物進行有效去除；深度處理單元利用臭氧催化氧化塔和內循環曝氣生物濾池對生化處理單元難以去除的有機汙染物進行處理。經該組合工藝處理後，水中COD和石油類去除率分別達到97.5%和96.0%，處理出水各項指標均滿足《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級排放標準。
油庫生產汙水主要來自庫區和碼頭，庫區汙水主要包括油罐切水、油罐清洗水、初期雨水、設備和地面沖洗水等；碼頭汙水主要包括碼頭頂水、油輪壓艙水和洗艙水等]。碼頭頂水是沿江油庫在碼頭卸油過程中使用江水將輸油管線中的成品油從躉船碼頭頂入油罐時產
90%以上，是油庫汙水處理的主要對象。某長江沿岸成品油庫主要儲存汽油和柴油，總儲量達50000 m3，油庫邊界距離長江不足200m。該油庫汙水月均產生量為270~320 t，原汙水處理裝置設計規模為10m3/h，間歇運行，處理出水排入附近工業園區汙水處理廠，執行《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）三級排放標準。現因園區汙水處理廠搬遷，該油庫產生的汙水需處理達標後排入長江Ⅲ類水域，執行《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級排放標準，原汙水處理裝置處理效果無法滿足外排要求，需要對汙水處理裝置進行升級改造。
本文概述了該油庫原汙水處理裝置的工藝流程、運行情況及存在問題，介紹了汙水處理裝置提標改造項目的改造思路、工藝流程及主要處理單元構築物的設計參數，考察了改造後裝置的運行效果。
1 原有汙水處理裝置情況概述
1.1 原有汙水處理工藝流程
原有汙水處理工藝流程見圖1。油庫汙水先經過五級隔油池物理隔油，然後進入溶氣氣浮機去除汙水中的乳化油，氣浮出水進入核桃殼過濾器去除水中懸浮雜質和油滴後外排。氣浮浮渣和核桃殼過濾器反洗汙泥排入汙泥濃縮池，濃縮處理後的汙泥使用板框壓濾機壓成泥餅後委託有危險廢物處置資質的公司處置。
圖1 原有汙水處理工藝流程
1.2 運行效果
原汙水處理裝置設計進出水水質與實際運行情況見表1。從表1可以看出，原有汙水處理裝置運行過程中，COD和石油類存在超標情況，其他指標均滿足設計要求，即《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）三級排放標準，但無法滿足《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級排放標準。
1.3存在問題與分析
（1）該油庫向隔油池排水有兩種方式：一種是通過油罐底部排水閥和排水管道向隔油池排水，排水量20~30m3/次，排水流量30 m3/h；一種是將初期雨水收集池內的含油汙水經水泵打入隔油池，排水流量40m3/h。油庫原汙水處理系統沒有設置調節池，兩種排水方式的排水速量均超過了原有隔油池10m3/h的設計處理規模，汙水直接排入隔油池，對隔油池衝擊較大，隔油效果不佳。
（2）油庫汙水COD、石油類含量高，難降解有機物含量高，BOD5/COD低，僅通過原有物化處理無法滿足達標排放要求。
（3）原汙水處理裝置用地面積有限，升級改造受到限制，要儘量在原有構築物基礎上改造，新增構築物儘量節約佔地面積。
2 改造方案
2.1改造思路
2.1.1 預處理單元改造
將原五級隔油池的第一級改造為調節池，在調節來水水量、水質的同時初步隔油和沉澱來水中的懸浮物；將原二級隔油池改造為一級隔油池，採用自吸式離心泵提升調節池汙水至後續隔油池，控制進入隔油池的汙水流量，保證隔油效果；利用原有溶氣氣浮機，減少投資；拆除核桃殼過濾器。
2.1.2 增設生化處理單元
在溶氣氣浮機後增設水解酸化池，在水解酸化池中將難降解有機物降解為短鏈或直鏈汙染物，提高汙水的可生化性。在水解酸化池後增設好氧生化裝置，受用地面積限制，好氧生化裝置採用內循環三相生物塔。內循環三相生物塔兼具傳統活性汙泥法和生物膜法的優勢，傳質效率高，具有較高的生物量和生物活性，抗衝擊負荷能力強，佔地面積小，無需汙泥迴流。在內循環三相生物塔後增設沉澱池。
2.1.3 增設深度處理單元
臭氧催化氧化技術可無選擇性地氧化分解水中的有機汙染物，彌補了單純臭氧氧化降解有機物時存在選擇性差以及礦化不完全的缺點。為了節省佔地，將臭氧催化氧化反應器設計成塔式，設置在沉澱池後，用於降解生化段未被去除的難降解有機物。臭氧催化氧化塔後設置中間水箱用於消耗殘餘臭氧，以消除臭氧對後續生物處理的不利影響。
中間水箱後設置內循環曝氣生物濾池（BAF），內循環BAF採用新型隔離曝氣技術，在濾池內部形成一個高循環比的內循環水流，使得整個濾池成為一個全混式生物反應器。經曝氣賦氧的內循環水流在生物床內分佈更均勻，可有效防止傳統BAF運行中常見的曝氣溝流短路現象，提高填料層的容積利用率。內循環BAF在普通BAF的基礎上進一步提高了微生物種類、數量和活性，填料中的微生物種群更廣、酶活性更高，能更加徹底的降解水中剩餘汙染物，具有負荷率高、處理效果好、佔地面積小等優點。同時，填料層對水中懸浮物及生物膜等兼具吸附、阻截作用，因而可獲得更好的出水水質。
2.1.4 汙泥處理
臭氧催化氧化塔和內循環BAF反洗泥水進入沉澱池進行沉澱，溶氣氣浮機浮渣和沉澱池排泥進入汙泥濃縮池進行濃縮，濃縮池利舊。濃縮池排泥使用板框壓濾機脫水，脫水後泥餅含水率約70%，泥餅委託有危險廢物處置資質的公司處置。
2.2 工藝流程
改造後汙水處理裝置設計處理規模為2 m3/h，工藝流程見圖2。
圖2 改造後的工藝流程
2.3主要構築物
2.3.1調節池
原一級隔油池改造為調節池，池體為全地下式鋼砼矩形結構，池底改造為泥鬥，便於收集沉澱到池底的固體雜質，池體平面尺寸4.0m×6.0 m，有效水深2.0 m，水力停留時間18h，池底泥鬥傾角30°，底端尺寸0.5m×0.5 m。增設2臺汙水自吸式離心泵（一備一用），體積流量2m3/h，揚程15m，功率1.1kW，用於從調節池抽水至隔油池，增設一臺汙泥自吸泵，體積流量5m3/h，揚程15 m，功率1.5kW，用於將池底汙泥抽排至汙泥濃縮池，安裝浮球液位開關一套，用於控制自吸泵啟停。
2.3.2 隔油池
利用原二、三、四、五級隔油池分別作為新工藝的一、二、三、四級隔油池。池體為全地下式鋼砼矩形結構，相鄰建造，平面尺寸分別為2.0m×3.0 m、2.0 m×3.0 m、2.0m×3.0 m、2.0 m×4.0 m，池深2.5 m，隔油池總水力停留時間26h；第四級隔油池增設2臺自吸式離心泵（一備一用），體積流量2m3/h，揚程15 m，功率1.1kW，用於提升汙水至氣浮機。第四級隔油池安裝浮球液位開關一套，用於控制自吸泵啟停。
2.3.3溶氣氣浮機
溶氣氣浮機利舊，碳鋼結構，採用迴流加壓溶氣氣浮，容器壓力0.3～0.4 MPa，配備聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺加藥裝置，水力停留時間2h。
2.3.4 水解酸化池
鋼砼矩形結構，分為2格，每格設計尺寸2.0m×1.0 m×2.5m，水力停留時間8h，池內懸掛軟性填料，填料由聚丙烯塑料圓環和醛化纖維組合而成，設2臺汙水自吸式離心泵（一備一用），體積流量2m3/h，揚程15 m，功率1.1kW，用於提升汙水至內循環三相生物塔，安裝浮球液位開關一套，用於控制自吸泵啟停。
2.3.5內循環三相生物塔
內循環三相生物塔為自主研發設備，碳鋼結構，內徑2.5m，高7.0 m,內設4根豎直安裝的硬聚氯乙烯波紋管，內徑250mm，長6.0 m，管底設有曝氣頭；生物載體使用硝酸活化過的半焦顆粒，填充率10%，半焦顆粒真密度為1.3~1.5g/cm3，粒徑0.9~1.6mm。利用曝氣驅動汙水和汙泥顆粒在塔內上下循環流動，汙水進入塔內立刻與活性汙泥顆粒、溶解氧充分混合，塔內頂部設有三相分離器和溢流堰，可有效減少溢流水中懸浮汙泥含量，無需汙泥迴流，水力停留時間12h。
2.3.6臭氧催化氧化塔
316L材質，內徑2.5m，高6.0 m，塔底部設有純鈦曝氣盤，曝氣盤孔徑5~15μm。塔內設催化劑床層，床層高4.0 m，採用自主研發的催化劑，催化劑是以γ-Al2O3為基底，負載硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸鉀和硝酸銅的球狀顆粒，粒徑3~5mm。臭氧投加量60~100g/m3，水力停留時間3 h，採用汽水聯合反衝洗，增設臭氧發生器一套，額定臭氧產量1kg/h，額定臭氧質量濃度100 mg/L，額定出口流量3.3 m3/min，額定功率15kW。
2.3.7中間水箱
中間水箱尺寸2.0 m×1.0 m×1.5 m，地下式鋼砼結構，設2臺汙水自吸式離心泵（一備一用），體積流量2m3/h，揚程15 m，功率1.1kW，用於提升汙水至內循環BAF，安裝浮球液位開關一套，用於控制自吸泵啟停。
2.3.8內循環BAF
採用升流式內循環BAF，碳鋼結構，內徑2.5m，高5.0 m。填料層高度2.8m，採用顆粒火山岩填料，粒徑1.5～3.5 cm，密度1.8～2.2 g/cm3，比表面積（8～9）×104cm2/g，空隙率55%～65%，粒內孔隙率20%～30%。水流內循環比（20～30）︰1，水力停留時間3.5 h，採用汽水聯合反衝洗。
2.3.9觀察池
觀察池尺寸4.0 m×1.8 m×4.0 m，地下式鋼砼結構。觀察池內設自吸外排泵一臺，體積流量5m3/h，揚程15 m，功率1.5kW，設反衝洗泵1臺，體積流量15m3/h，揚程15 m，功率2.2kW，安裝浮球液位開關一套，用於控制外排自吸泵啟停。
2.3.10總排水渠
總排水渠尺寸4.0 m×0.8 m×0.5 m，地下式鋼砼結構。總排水渠內設巴氏計量槽1 套，靜壓式明渠流量計1臺，體積流量10 m3/h。
2.3.11主要設備
增設一臺羅茨風機，為內循環三相生物塔和內循環BAF曝氣。羅茨風機流量4Nm3/min，風壓58 kPa，轉速1650 r/min，功率7.5 kW。增設空壓機一臺，為臭氧催化氧化塔和內循環BAF提供反洗壓縮空氣，空壓機額定體積流量3.5 Nm3/min，功率18.5kW。
3 運行情況
3.1運行效果和經濟技術指標
採用當地市政汙水處理廠汙泥濃縮池汙泥作為生化段接種汙泥，經調試、穩定運行3個月後，汙水處理效果見表2。由表2可見，改造後工藝對油庫汙水處理效果比較理想，水中COD和石油類的去除率分別達到97.5%和96.0%，處理出水各項指標均滿足《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級排放標準。項目運行後，每年可減少COD排放量約7200 kg，減少石油類排放量約470 kg，少繳納排汙費10 710元。
該項目總投資122.78萬元，其中設備購置費82.52萬元，土建安裝費40.26萬元。汙水處理裝置運行費用包括電費1.79元/m3，藥劑費0.12元/m3，人工費0.67元/m3，汙泥處置費0.62元/m3，合計3.2元/m3。
4 結語
該提標改造項目在以下幾個方面對原有汙水處理裝置進行了升級改造：
a）預處理單元包括調節池、四級隔油池和溶氣氣浮池，原一級隔油池改造為調節池，對短時間內大量排放的含油汙水進行水量、水質調節並初步隔油，有效解決了後續除油設施除油效果不佳的問題。
b）生化處理單元包括水解酸化池和內循環三相生物塔。前端增設水解酸化池，池內懸掛軟性填料，可利用厭氧、兼性微生物對水中難降解有機物進行初步降解，提高汙水可生化性，為後續好氧生物處理提供有利水質。內循環三相生物塔內採用經硝酸活化的半焦顆粒作為生物載體，活性汙泥和負載微生物的載體在塔內上下循環流動，塔頂部設置三項分離器，減少出水泥含量，汙水處理效果好，且無需汙泥迴流。
c）深度處理單元包括臭氧催化氧化塔和內循環BAF。在臭氧催化氧化塔內，汙水流經催化劑床層的過程中與臭氧充分接觸，汙水中難以被生化處理單元降解的有機物被進一步氧化分解。內循環BAF採用新型隔離曝氣技術，提高了池內填料層氧氣容積利用率，池內填充的火山岩填料層負載了大量種類豐富的微生物，同時具備生化降解有機汙染物和機械攔截固體雜質的作用，為更加徹底去除汙水中汙染物提供可靠保障。
項目運行後，水中COD和石油類的去除率分別達到97.5%和96%，處理出水各項指標均滿足《汙水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級排放標準，可有效減少汙染物排放量，減少繳納排汙費，具有明顯的環境效益、社會效益和經濟效益。
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