[摘要]针对成品油库污水排放量不规律，水中难降解有机物和石油类含量高的问题，采用预处理+生化处理+深度处理三级处理工艺对油库原污水处理装置进行改造。改造后，预处理单元包括调节池、四级隔油池和溶气气浮机，将原一级隔油池改造为调节池，有效解决了油库短时间大量排水对隔油池的冲击；生化处理单元包括水解酸化池和内循环三相生物塔，在提高污水可生化性的基础上利用新型高效好氧污水处理装置对水中有机污染物进行有效去除；深度处理单元利用臭氧催化氧化塔和内循环曝气生物滤池对生化处理单元难以去除的有机污染物进行处理。经该组合工艺处理后，水中COD和石油类去除率分别达到97.5%和96.0%，处理出水各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准。
油库生产污水主要来自库区和码头，库区污水主要包括油罐切水、油罐清洗水、初期雨水、设备和地面冲洗水等；码头污水主要包括码头顶水、油轮压舱水和洗舱水等]。码头顶水是沿江油库在码头卸油过程中使用江水将输油管线中的成品油从趸船码头顶入油罐时产
90%以上，是油库污水处理的主要对象。某长江沿岸成品油库主要储存汽油和柴油，总储量达50000 m3，油库边界距离长江不足200m。该油库污水月均产生量为270~320 t，原污水处理装置设计规模为10m3/h，间歇运行，处理出水排入附近工业园区污水处理厂，执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）三级排放标准。现因园区污水处理厂搬迁，该油库产生的污水需处理达标后排入长江Ⅲ类水域，执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准，原污水处理装置处理效果无法满足外排要求，需要对污水处理装置进行升级改造。
本文概述了该油库原污水处理装置的工艺流程、运行情况及存在问题，介绍了污水处理装置提标改造项目的改造思路、工艺流程及主要处理单元构筑物的设计参数，考察了改造后装置的运行效果。
1 原有污水处理装置情况概述
1.1 原有污水处理工艺流程
原有污水处理工艺流程见图1。油库污水先经过五级隔油池物理隔油，然后进入溶气气浮机去除污水中的乳化油，气浮出水进入核桃壳过滤器去除水中悬浮杂质和油滴后外排。气浮浮渣和核桃壳过滤器反洗污泥排入污泥浓缩池，浓缩处理后的污泥使用板框压滤机压成泥饼后委托有危险废物处置资质的公司处置。
图1 原有污水处理工艺流程
1.2 运行效果
原污水处理装置设计进出水水质与实际运行情况见表1。从表1可以看出，原有污水处理装置运行过程中，COD和石油类存在超标情况，其他指标均满足设计要求，即《污水综合排放标准》（GB8978—1996）三级排放标准，但无法满足《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准。
1.3存在问题与分析
（1）该油库向隔油池排水有两种方式：一种是通过油罐底部排水阀和排水管道向隔油池排水，排水量20~30m3/次，排水流量30 m3/h；一种是将初期雨水收集池内的含油污水经水泵打入隔油池，排水流量40m3/h。油库原污水处理系统没有设置调节池，两种排水方式的排水速量均超过了原有隔油池10m3/h的设计处理规模，污水直接排入隔油池，对隔油池冲击较大，隔油效果不佳。
（2）油库污水COD、石油类含量高，难降解有机物含量高，BOD5/COD低，仅通过原有物化处理无法满足达标排放要求。
（3）原污水处理装置用地面积有限，升级改造受到限制，要尽量在原有构筑物基础上改造，新增构筑物尽量节约占地面积。
2 改造方案
2.1改造思路
2.1.1 预处理单元改造
将原五级隔油池的第一级改造为调节池，在调节来水水量、水质的同时初步隔油和沉淀来水中的悬浮物；将原二级隔油池改造为一级隔油池，采用自吸式离心泵提升调节池污水至后续隔油池，控制进入隔油池的污水流量，保证隔油效果；利用原有溶气气浮机，减少投资；拆除核桃壳过滤器。
2.1.2 增设生化处理单元
在溶气气浮机后增设水解酸化池，在水解酸化池中将难降解有机物降解为短链或直链污染物，提高污水的可生化性。在水解酸化池后增设好氧生化装置，受用地面积限制，好氧生化装置采用内循环三相生物塔。内循环三相生物塔兼具传统活性污泥法和生物膜法的优势，传质效率高，具有较高的生物量和生物活性，抗冲击负荷能力强，占地面积小，无需污泥回流。在内循环三相生物塔后增设沉淀池。
2.1.3 增设深度处理单元
臭氧催化氧化技术可无选择性地氧化分解水中的有机污染物，弥补了单纯臭氧氧化降解有机物时存在选择性差以及矿化不完全的缺点。为了节省占地，将臭氧催化氧化反应器设计成塔式，设置在沉淀池后，用于降解生化段未被去除的难降解有机物。臭氧催化氧化塔后设置中间水箱用于消耗残余臭氧，以消除臭氧对后续生物处理的不利影响。
中间水箱后设置内循环曝气生物滤池（BAF），内循环BAF采用新型隔离曝气技术，在滤池内部形成一个高循环比的内循环水流，使得整个滤池成为一个全混式生物反应器。经曝气赋氧的内循环水流在生物床内分布更均匀，可有效防止传统BAF运行中常见的曝气沟流短路现象，提高填料层的容积利用率。内循环BAF在普通BAF的基础上进一步提高了微生物种类、数量和活性，填料中的微生物种群更广、酶活性更高，能更加彻底的降解水中剩余污染物，具有负荷率高、处理效果好、占地面积小等优点。同时，填料层对水中悬浮物及生物膜等兼具吸附、阻截作用，因而可获得更好的出水水质。
2.1.4 污泥处理
臭氧催化氧化塔和内循环BAF反洗泥水进入沉淀池进行沉淀，溶气气浮机浮渣和沉淀池排泥进入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩池利旧。浓缩池排泥使用板框压滤机脱水，脱水后泥饼含水率约70%，泥饼委托有危险废物处置资质的公司处置。
2.2 工艺流程
改造后污水处理装置设计处理规模为2 m3/h，工艺流程见图2。
图2 改造后的工艺流程
2.3主要构筑物
2.3.1调节池
原一级隔油池改造为调节池，池体为全地下式钢砼矩形结构，池底改造为泥斗，便于收集沉淀到池底的固体杂质，池体平面尺寸4.0m×6.0 m，有效水深2.0 m，水力停留时间18h，池底泥斗倾角30°，底端尺寸0.5m×0.5 m。增设2台污水自吸式离心泵（一备一用），体积流量2m3/h，扬程15m，功率1.1kW，用于从调节池抽水至隔油池，增设一台污泥自吸泵，体积流量5m3/h，扬程15 m，功率1.5kW，用于将池底污泥抽排至污泥浓缩池，安装浮球液位开关一套，用于控制自吸泵启停。
2.3.2 隔油池
利用原二、三、四、五级隔油池分别作为新工艺的一、二、三、四级隔油池。池体为全地下式钢砼矩形结构，相邻建造，平面尺寸分别为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，隔油池总水力停留时间26h；第四级隔油池增设2台自吸式离心泵（一备一用），体积流量2m3/h，扬程15 m，功率1.1kW，用于提升污水至气浮机。第四级隔油池安装浮球液位开关一套，用于控制自吸泵启停。
2.3.3溶气气浮机
溶气气浮机利旧，碳钢结构，采用回流加压溶气气浮，容器压力0.3～0.4 MPa，配备聚合氯化铝、聚丙烯酰胺加药装置，水力停留时间2h。
2.3.4 水解酸化池
钢砼矩形结构，分为2格，每格设计尺寸2.0m×1.0 m×2.5m，水力停留时间8h，池内悬挂软性填料，填料由聚丙烯塑料圆环和醛化纤维组合而成，设2台污水自吸式离心泵（一备一用），体积流量2m3/h，扬程15 m，功率1.1kW，用于提升污水至内循环三相生物塔，安装浮球液位开关一套，用于控制自吸泵启停。
2.3.5内循环三相生物塔
内循环三相生物塔为自主研发设备，碳钢结构，内径2.5m，高7.0 m,内设4根竖直安装的硬聚氯乙烯波纹管，内径250mm，长6.0 m，管底设有曝气头；生物载体使用硝酸活化过的半焦颗粒，填充率10%，半焦颗粒真密度为1.3~1.5g/cm3，粒径0.9~1.6mm。利用曝气驱动污水和污泥颗粒在塔内上下循环流动，污水进入塔内立刻与活性污泥颗粒、溶解氧充分混合，塔内顶部设有三相分离器和溢流堰，可有效减少溢流水中悬浮污泥含量，无需污泥回流，水力停留时间12h。
2.3.6臭氧催化氧化塔
316L材质，内径2.5m，高6.0 m，塔底部设有纯钛曝气盘，曝气盘孔径5~15μm。塔内设催化剂床层，床层高4.0 m，采用自主研发的催化剂，催化剂是以γ-Al2O3为基底，负载硝酸铈、硝酸镧、硝酸钾和硝酸铜的球状颗粒，粒径3~5mm。臭氧投加量60~100g/m3，水力停留时间3 h，采用汽水联合反冲洗，增设臭氧发生器一套，额定臭氧产量1kg/h，额定臭氧质量浓度100 mg/L，额定出口流量3.3 m3/min，额定功率15kW。
2.3.7中间水箱
中间水箱尺寸2.0 m×1.0 m×1.5 m，地下式钢砼结构，设2台污水自吸式离心泵（一备一用），体积流量2m3/h，扬程15 m，功率1.1kW，用于提升污水至内循环BAF，安装浮球液位开关一套，用于控制自吸泵启停。
2.3.8内循环BAF
采用升流式内循环BAF，碳钢结构，内径2.5m，高5.0 m。填料层高度2.8m，采用颗粒火山岩填料，粒径1.5～3.5 cm，密度1.8～2.2 g/cm3，比表面积（8～9）×104cm2/g，空隙率55%～65%，粒内孔隙率20%～30%。水流内循环比（20～30）︰1，水力停留时间3.5 h，采用汽水联合反冲洗。
2.3.9观察池
观察池尺寸4.0 m×1.8 m×4.0 m，地下式钢砼结构。观察池内设自吸外排泵一台，体积流量5m3/h，扬程15 m，功率1.5kW，设反冲洗泵1台，体积流量15m3/h，扬程15 m，功率2.2kW，安装浮球液位开关一套，用于控制外排自吸泵启停。
2.3.10总排水渠
总排水渠尺寸4.0 m×0.8 m×0.5 m，地下式钢砼结构。总排水渠内设巴氏计量槽1 套，静压式明渠流量计1台，体积流量10 m3/h。
2.3.11主要设备
增设一台罗茨风机，为内循环三相生物塔和内循环BAF曝气。罗茨风机流量4Nm3/min，风压58 kPa，转速1650 r/min，功率7.5 kW。增设空压机一台，为臭氧催化氧化塔和内循环BAF提供反洗压缩空气，空压机额定体积流量3.5 Nm3/min，功率18.5kW。
3 运行情况
3.1运行效果和经济技术指标
采用当地市政污水处理厂污泥浓缩池污泥作为生化段接种污泥，经调试、稳定运行3个月后，污水处理效果见表2。由表2可见，改造后工艺对油库污水处理效果比较理想，水中COD和石油类的去除率分别达到97.5%和96.0%，处理出水各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准。项目运行后，每年可减少COD排放量约7200 kg，减少石油类排放量约470 kg，少缴纳排污费10 710元。
该项目总投资122.78万元，其中设备购置费82.52万元，土建安装费40.26万元。污水处理装置运行费用包括电费1.79元/m3，药剂费0.12元/m3，人工费0.67元/m3，污泥处置费0.62元/m3，合计3.2元/m3。
4 结语
该提标改造项目在以下几个方面对原有污水处理装置进行了升级改造：
a）预处理单元包括调节池、四级隔油池和溶气气浮池，原一级隔油池改造为调节池，对短时间内大量排放的含油污水进行水量、水质调节并初步隔油，有效解决了后续除油设施除油效果不佳的问题。
b）生化处理单元包括水解酸化池和内循环三相生物塔。前端增设水解酸化池，池内悬挂软性填料，可利用厌氧、兼性微生物对水中难降解有机物进行初步降解，提高污水可生化性，为后续好氧生物处理提供有利水质。内循环三相生物塔内采用经硝酸活化的半焦颗粒作为生物载体，活性污泥和负载微生物的载体在塔内上下循环流动，塔顶部设置三项分离器，减少出水泥含量，污水处理效果好，且无需污泥回流。
c）深度处理单元包括臭氧催化氧化塔和内循环BAF。在臭氧催化氧化塔内，污水流经催化剂床层的过程中与臭氧充分接触，污水中难以被生化处理单元降解的有机物被进一步氧化分解。内循环BAF采用新型隔离曝气技术，提高了池内填料层氧气容积利用率，池内填充的火山岩填料层负载了大量种类丰富的微生物，同时具备生化降解有机污染物和机械拦截固体杂质的作用，为更加彻底去除污水中污染物提供可靠保障。
项目运行后，水中COD和石油类的去除率分别达到97.5%和96%，处理出水各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准，可有效减少污染物排放量，减少缴纳排污费，具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。