港口碼頭石油化工庫區廢水處理工程設計
摘 要：結合中化格力港口碼頭項目的廢水處理工程設計，分析了該類廢水的水質水量組成，針對該類廢水排放的不均勻性和水質的不穩定性，確定了處理工藝流程，提出了該類廢水工程設計中應注意的問題。
關鍵詞：港口碼頭,含油廢水,化學品廢水,有機廢水,工程設計
隨著我國石油化工行業的迅速發展，化工品和石油類的轉運、存貯等需求也急劇增加，大量的石油和化工品是通過航運完成的，為此港口碼頭的建設速度也隨之加快。
在石油化工品的水運運輸各個環節中除壓艙水帶來的生物物種入侵問題外，還會引起泄漏污染、廢水廢氣等環境污染，這些污染日益引起人們的關注，有關行業正在采取積極的措施減少其污染危害。
本文結合中化格力高欄港石油碼頭及庫區廢水處理設施的設計，通過調研類比確定了該廢水處理設施的水質水量指標，根據項目所 在地的地方環保排放標準要求，在方案論證基礎上設計了可行的處理工藝，提出了該類廢水處理中的注意事項。目前該項目已經通過了調試和驗收，進入正常運行期。
1 工程概況
中化格力高欄港石油碼頭及庫區項目地處珠海市，該項目建設單位為了利用國內、國際石油資源，適應快速發展的珠江三角洲地區對能源的需求，在珠海高欄港建設石油公用碼頭。
碼頭工程規模為2個8萬噸、4個5萬噸泊位，設計年吞吐能力為1560萬噸，可靠泊1000～80000噸船舶，碼頭采用棧橋式結構，棧橋長630m，引橋長75m。庫區設置多種規格的貯罐，規劃經營40多種化工品和石油類，近期主要經營的化工品和石油類見表1，遠期根據市場需要可做調整。
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整個項目運行期的廢水主要產自以下方面：碼頭初期雨水、船只的壓艙水、庫區各類貯罐的清洗廢水、庫區事故泄漏狀況下地面清洗的廢水。根據國家“三同時”制度要求，在建設主體工程時，必須同時建設項目的污染治理設施，因此，廢水處理設施必須與主體工程同時設計、同時施工建設。
2 港口碼頭及庫區廢水產生環節分析
2.1 化學品廢水
根據該項目環境影響報告書的化學品廢水來源分析，項目運營過程中產生的含化學品廢水包括化學品儲罐的洗罐、罐排污、中化格力港務有限公司碼頭和庫區液體化學品操作平臺區的15min初期雨水以及中化格力港務有限公司碼頭接收的化學品船舶壓艙水。環評報告中關于化學品廢水的來源包括以下部分。
(1)洗罐廢水
根據本項目工藝等專業條件，洗罐污水最大沖洗水量為6m3／h，沖洗時間為16h，洗罐污水最大一次排水量(含化學品污水)為96m3。本項目經營品種大多數為石油類，化學品品種少，洗罐的機會不多，且由于化學品污水的處理費用高，因此，項目會盡量減少化學品罐的清洗次數，根據本項目化學品罐的數量，按每年每罐清洗一次計算(實際達不到)，平均洗罐污水量按照最大量的80％計算，年洗罐污水發生量為2381m3。
(2)罐排廢水
因化學品的價格較貴，罐底殘留化學品需妥善收集，故不考慮罐排污水產生的含化學品污水。
(3)初期雨水
以當地小時最大降雨量102.90mm進行計算中化格力港務有限公司碼頭和庫區操作平臺的15min初期雨水，若操作區的總面積以1000m2計算(實際面積遠小于1000m2)，則一次下雨產生的最大含化學品污水量為26m3。年降雨天數按照150天計算，平均初期雨水量按照最大量的80％計算，則年含化學品初期雨水發生量為3120m3。
(4)船舶壓艙水
根據本項目經營公司碼頭項目船型組合情況，船舶壓艙水最大日接收量按照碼頭同時停靠5艘2000噸級的化學品船計算，廢水量為船舶載重量10％，船舶壓艙水最大日接收量為1000m3。
(5)含化學品廢水發生量匯總
根據上面估算，本項目產生的洗罐污水、初期雨水的最大發生量分別為96、26m3／次，年發生量分別約為2381噸、3120噸，分別折為7.6t/d、9.9t/d；船舶壓艙水最大日接收量為1000m3，年接收化學品壓艙水約為3萬噸，約折為95.2t/d。
(6)含化學品廢水污染成分分析
洗罐污水、庫區初期雨水的污染成分為庫區經營貨種，包括甲醇、甲苯、二甲苯、混苯，而碼頭初期雨水、化學品船只壓艙水的污染成分則為碼頭的經營貨種，碼頭經營貨種詳見表1。庫區貨種及表1所列的碼頭經營貨種大多為可生物降解的有機物，因此所產生的化學品污水屬于有機工業廢水，主要污染物指標為COD。
匯總后平均日產廢水113m3/d，COD濃度為4150mg/L。
2.2 含油廢水
該項目含油廢水主要包括：船舶壓艙水、船舶機艙油水、油貯罐洗罐廢水、初期雨水等部分。根據環評報告含油廢水日產量為873m3/d，石油類含量為2480mg/L，COD含量為4880mg/L。
3 水質水量
3.1 水質水量類比
為了將中化格力倉儲項目的廢水處理站設計的更加貼近實際情況，設計人員在組織專家評審原方案的基礎上，采納專家的建議對類似庫區的廢水處理站進行了調研，具體調研了大連港務局化工品液體儲罐碼頭公司和上海東方儲罐庫區的廢水處理情況。
大連港務局液體儲罐碼頭主要倉儲40種化工品，庫容量6.64萬立方米，廢水站連續運行7年，年產廢水8000～10000立方米（平均日產廢水30立方米）；
上海東方儲罐庫區油容量18萬立方米、化工品容量4.5萬立方米，目前日產化工廢水和含油廢水50～100立方米，原有的兩種廢水處理設施未運行，正在進行新的廢水處理站設計，新設計的規模為化工品廢水50 m3/d，生活污水30 m3/d，含油廢水和初期雨水20 m3/d，共計100 m3/d。
上述兩個庫區均無壓艙水，詳細情況見表2。
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根據調研情況，由于壓艙水多為海水，海水含鹽量高無法用生化單元處理，用常規工藝不能滿足達標要求，上海的所有庫區壓艙水均由環保局下屬的公司采用德國進口的設備處理，每噸壓艙水處理費用2000元。針對中化格力項目所處的港區情況，若壓艙水為海水，由港區統一處理，若壓艙水為淡水，可以進入該設計的廢水站處理。
3.2 設計水質水量
根據環評報告書中的化學品廢水來源分析，所產生的化學品廢水屬于有機工業廢水，為了利于化學品廢水的處理連續性，將生活區的生活污水、食堂污水經過化糞池和隔油池后收集提升至化學品廢水處理的好氧單元統一處理。參考調研情況，在考慮壓艙水的前提下，設計的綜合廢水的主要污染物指標見表3，處理后水質執行廣東省地方標準《水污染物排放限值》DB44/26-2001中的二級排放標準。
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表3 設計廢水進出水水質
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根據對類似庫區廢水排放情況的調研和兩次專家評審意見，設計中確定化學品廢水和含油廢水處理規模均為5m3/h，每天平均處理港口碼頭庫區廢水240 m3。
4 廢水處理的工藝設計
設計的廢水處理工藝流程見圖1。
各種化學品罐的洗罐水和船只的壓艙水，進入化學平廢水緩沖罐進行水質水量的調節，按照計算設計化學品緩沖罐容積為1000m3。廢水在緩沖罐可以進行水質水量的調節、均衡，廢水用泵提升至后續的除油設施和混凝反應沉淀池，在混凝反應池中進行酸堿度的調節、并加入混凝劑和助凝劑，攪拌反應沉淀30分鐘，混凝沉淀池的上清液自流進入后續的氣浮單元A處理，氣浮出水自流進入中間水箱，與含油廢水混合后進行后續處理。
含油廢水首先進入含油廢水緩沖罐，緩沖罐容積為2000m3，進行水質水量的調節，該罐最高液位處設置集油管。罐中含油水用泵提升入后續的聚結斜板除油器進行物理除油。緩沖罐的集油管、聚結斜板除油器的出油均進入廢油池，進行廢油的資源化。聚結斜板除油器的出水自流進入氣浮B單元處理，其出水自流進入中間水箱，中間水箱有效容積40 m3，化工品廢水和含油廢水在此混合后用中間水泵提升至厭氧—好氧反應罐進行生化處理，生化單元出水經過石英砂和活性炭兩級過濾，達標排放。
據調查目前的大多數庫區廢水處理不達標，由于庫區廢水排放的不規律性，導致進水水質的不穩定性，該設計在廢水進入厭氧—好氧單元前及過濾出水后預留化學氧化接口，若目前工藝不能達標，則由用戶自行增加化學氧化設備單元，進一步氧化廢水，使其達標排放。
流程說明：
1.化學品廢水緩沖罐 一個，容積1000m3。罐內設置液位計、集油管、溢流管、放空管，廢水用化學品廢水提升泵提升至后續的油水分離器A。
2.斜板除油器A 化學品廢水首先經過油水分離單元，將廢水中不容性物質分離出去。
3.混凝沉淀器 化學品廢水在此進行酸堿調節，加入混凝劑和絮凝劑，攪拌反應沉淀后，自流進入氣浮裝置A。
4.氣浮裝置A 一臺， 處理規模為5m3/h，目的主要是通過加藥將化學品及油類化學品在氣浮裝置內去除，氣浮出水自流進入中間水箱A。
5.含油廢水緩沖罐 一個，單個容積2000m3。罐內設置液位計、溢流管、集油管、放空管，通過泵將廢水提升至后續處理單元。
6.氣浮裝置B 一臺， 處理規模為5m3/h，目的主要是通過加藥將化學品及油類化學品在氣浮裝置內去除。
7.中間水箱A 有效容積40 m3，化工品廢水和含油廢水在此混合，混合后廢水的COD約為1500～3000mg/L。
8.厭氧、好氧反應罐2套，單套處理能力為5m3/h， 單個罐體尺寸：外罐直徑12.0m, 內罐直徑1.6 m，高度5.5m，有效水深5.0m。
厭氧-好氧罐，內分多個區域，水解酸化（6h）--級接觸氧化24h—兼氧階段6h—二級接觸氧化12h—沉淀2h區域。內罐直徑1.6 m，為豎流式沉淀器；廢水首先進入水解酸化反應罐，底部設置布水管，中間為穩定的污泥層，頂部設置出水堰，水解酸化出水直接進入接觸氧化區，接觸氧化區出水自流進入后續的兼氧區，兼氧區出水自流進入二級接觸氧化區，經過曝氣氧化后出水進入中心沉淀區，沉淀出水自流進入后續的中間水箱B。
1.過濾器 作為一種后續處理手段確保達標, 兩級過濾，第一級采用雙層石英砂過濾器，第二級為活性炭過濾。
2.加藥系統 在混凝沉淀池進口測試酸堿度，通過加入廢堿（氫氧化鈉）或廢酸（硫酸）進行調節，在混凝沉淀池前段投加聚合氯化鐵（或硫酸亞鐵）和聚丙烯酰胺，進行攪拌沉淀，不沉部分通過氣浮去除；含油廢水在氣浮前加入藥劑；若經過整個系統處理后出水難以達標，循環處理中考慮投加營養鹽到中間水箱A中，提高廢水的可生化性。預留的雙氧水氧化單元該設計中不設計，只預留位置。
3.廢油池和廢泥池合建 建于室外地下，廢油池容積42 m3，廢泥池容積42m3。設廢泥螺桿泵兩臺，廢油螺桿泵兩臺。
各處理單元的處理效率分析見表4。
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5 結論及建議
目前，該工程設備安裝已經完成，通過了項目的工程驗收，將很快投入使用。
根據對國內同類港口碼頭和庫區的調研和該工程的設計體會，提出以下建議：
1.在該類工程設計中將緩沖罐的容積適當放大，目的是為了使各類廢水在此均勻混合，盡可能減少廢水的沖擊；
2.重視預處理單元，由于含油廢水和含化學品廢水的水質與當時的操作罐有關，水質不確定，因此應重視預處理單元，盡可能通過物理處理去除大部分的有機物和油質，減輕后續的生物處理單元負荷；
3.預留化學氧化單元加藥接口，由于水質存在較大的不確定性，設計化學加藥單元，目的是一旦來水水質濃度較大，增加化學氧化單元，確保出水水質達標。
參考文獻
1、《中化格力港口環境影響評價》，交通部水運局環境中心。
2、趙慶良 李偉光，特種廢水處理技術，哈爾濱工業大學出版社，2004年。
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