CN113582442A - 一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统。所述系统由原油污染径流收集与预处理单元（1）、液化天然气污染径流收集与预处理单元（2）、液体化工品污染径流收集与预处理单元（3）、混凝沉淀单元（4）、生物滞留处理单元（5）和出水回用单元（6）组成；通过对液体散货码头进行分区化处理：在原油罐区布置原油污染径流收集与预处理单元（1）；在液化天然气罐区布置液化天然气污染径流收集与预处理单元（2）；在液体化工品罐区布置液体化工品污染径流收集与预处理单元（3）。本发明适用于各类型液体散货码头，具有结构简单紧凑、运行成本低、易于控制、雨水回用率高、环境友好等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，属于港口码头环保领域。
背景技术：
液体散货码头是指原油、成品油、液体化工品、液体天然气等用管道装卸和输送的专业码头。由于这些货物品种多，需求量大，存在着产地与加工地、加工地与消费地的差异，从而形成了很大的货运量；随着我国经济的持续发展，对油气及化工品需求不断增加，也促进了液体散货海运事业的发展和相应的港口码头的建设；液体散货码头作业特点是连续、密闭、运量大、效率高；但由于其液体货物种类繁多，且存在泄露问题，对于污染径流降落到地面与各类污染物、化工品或油类物质混合，其污水处理难度大幅上涨，通常仅悬浮物含量更是高达1000—3000mg/L；这类污水通称为污染径流，通常包括初期雨水、冲洗水、除尘水等污水，但其含有的污染物种类较为复杂不有效处理会对环境造成巨大污染。
液体散货码头对污染径流的收集一般采用在码头横向设置排水沟的方式，即平行于码头横梁的方向设置排水沟，由码头两侧向中间排水沟排水。而这种方法对于码头污染径流的收集利用率很低，大部分雨水无法有效流入排水沟中，这样就使得污染径流直接流入自然水体中，造成对自然水体的污染，也浪费了大量的雨水资源。
随着国家环保要求的不断提高，许多按照老规范、旧要求建设的港口码头污水收集排放已难以达到现有污水排放标准。主要存在一下问题：①污水处理设施存在技术落后、年久失修等情况；②投产时间较早的码头无污水收集处理装置；③内河船舶码头的废水防治设施的完善程度远低于沿江沿海码头；④港区内污染物转运与环卫部门的协调衔接机制尚未有效建立，港区污水管道与城市污水管网对接难度较大。
因此如何实现对液体散货码头污染径流的处理与回用是我们需要解决的关键问题。本发明结合了“人工湿地”的设计理念，秉承着绿色、生态、环保的原则，针对液体散货码头的水质特点，设计开发了一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统。
发明内容：
本发明要解决的问题在于：针对已建成旧码头对面源污染处理能力不足，此类污水悬浮物浓度高、对水体污染严重、利用率不高、污染物种类繁多等问题，本发明提供了一种结构简单紧凑、运行成本低、绿色环保、易于控制且雨水回用率高的液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，由原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)、混凝沉淀单元(4)、生物滞留处理单元(5)和出水回用单元(6)组成；所述原油污染径流收集与预处理单元(1)、所述液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)和所述液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)分别收集并预处理原油罐区、液化天然气罐区和液体化工品罐区的污染径流；所述混凝沉淀单元(4)与原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)和液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)相连接；所述生物滞留处理单元(5)与混凝沉淀单元(4)相连接，并后接出水回用单元(6)；所述生物滞留处理单元(5)由装配式花坛(5-1)、水泥隔板(5-13)、蓄水层(5-2)、种植层(5-3)、细沙层(5-4)、火山岩介质层(5-6)、生物介质层(5-7)、细砾石层(5-8)、粗砾石层(5-9)和集水井(5-12)组成。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述原油污染径流收集与预处理单元(1)由汇水渠道一(1-1)、调节隔油池(1-2)、吸附池(1-3)和PLC控制终端一(1-4)组成；所述调节隔油池(1-2)与干渠一(1-1-2)相连接；所述吸附池(1-3)再与调节隔油池(1-2)相连，在吸附池(1-3)内安装可检测油污浓度的智能探头的PLC控制终端一(1-4)进行控制投加吸附剂；所述汇水渠道一(1-1)的底坡i为0.005—0.02％；所述支渠一(1-1-1)相互间距最大为8—12m，且距原油罐区管道1—2m。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)主要由溢流雨水井盖(2-1)、汇水渠道二(2-2)、集水管(2-3)和防渗土工布(2-5)组成；所述汇水渠道二(2-2)的顶部设置溢流雨水井盖(2-1)，渠底采用可再生海绵混凝土(2-2-1)制成，渠底下方设置集水管(2-3)；液化天然气罐区地面可承接道路坡度设置为1％；所述汇水渠道二(2-2)沿道路及人行道设置。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)由汇水渠道三(3-1)、污水池(3-2)、PLC控制终端二(3-3)和搅拌器(3-4)组成；所述污水池(3-2)汇水渠道三(3-1)与污水池(3-2)相接，且在污水池(3-2)的进水口和出水口设置连接带有可检测的甲苯、正丁醇、甲酚或二甲苯浓度的智能感应探头的PLC控制终端二(3-3)；所述汇水渠道三(3-1)由支渠三(3-1-1)和干渠三(3-1-2)组成；所述支渠三(3-1-1)的宽与高分别设置为25cm和35cm，并设置1％—1.5％的比降，相互间距控制为5—8m。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述种植层(5-3)由泥土和复合菌群多层固定化材料组成；所述复合菌群多层固定化材料由内核和外层包埋物组成，其中内核是厌氧氨氧化颗粒污泥，外层包埋物是好氧硝化颗粒污泥；所述火山岩介质层(5-6)为厚度200mm的Φ5—10mm碎石；所述生物介质层(5-7)的厚度为300mm；所述生物介质层(5-7)内有填料；所述填料为80％生物滞留介质+10％小陶粒+10％玉米秸秆；所述生物滞留介质包括土壤、河沙和松树皮。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述可再生海绵混凝土(2-2-1)制备原料及其重量分数包括骨料为100—150g质量份、水泥为10—20g质量份、粘结剂为3—8g质量份、发泡剂为0.5—2g质量份、抗裂剂为0.2—1g质量份和水为2—20g质量份；所述骨料主要为沸石、石灰石、蛭石、炉渣、石英石或砂砾；所述水泥为菱镁材料和硅钙质材料水泥中的一种或多种；所述粘结剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丁苯胶、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述发泡剂主要为物理发泡剂包括复合型发泡剂和生物表面活性剂或者是化学发泡剂包括双氧水、电石和铵盐中的两种及以上；所述抗裂剂为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维和油棕纤维中的一种或多种；所述可再生海绵混凝土(2-2-1)的孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，透水系数大于2mm/s，最大持水率超过50％。
在上述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统中所述混凝沉淀单元(4)由混凝区、絮凝区和沉淀区组成；所述混凝沉淀单元(4)的前端与原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)相连，末端则接入生物滞留处理单元(5)；在所述混凝沉淀单元(4)中混凝区需要投加混凝剂；所述混凝剂主要是聚合氯化铝；在所述混凝沉淀单元(4)中絮凝区需要投加助凝剂；所述助凝剂主要是聚丙烯酰胺。
由于液体码头，货物多为通过管道装卸、大荷载移动轨迹较为固定，为满足原油罐区、液化天然气罐区和液化化工品罐区的污染径流的收集与预处理，所述原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)，布置原则采用独立方式布置，同时为保证汇水渠道二(2-2)的工作性能需要定期清理打扫，可使用清扫机器人或人工清理；另外针对所述生物滞留处理单元(5)由于是装配式结构，可灵活设计装置形状，以此提高适应性，如可加工成长方形、椭圆形或圆弧型。
与现有系统相比，本发明的优点在于：
①本发明所使用的海绵混凝土，渗透率高，可再生，针对日常小雨以及清洗用水，可由海绵混凝土沟渠直接过滤排至分区生物过滤滞留池污水处理装置，大大节省高密度沉淀池的化学药剂使用量。
②本发明结构简单，模块化，可根据流量大小，添加不同模块进行组合布置，并联运行，且占地面积小，缩短了雨水回用的工艺步骤，降低了后续雨水处理的成本，同时处理效果好，保障了出水的水质。
③本发明针对码头不同罐区货物特点，设置了不同的前端处理方式，极大提高了污染径流处理效率，并节省大量的修建成本费用。
附图说明
图1是一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统流程示意图。
图2是原油预处理单元结构示意图。
图3是汇水渠道二结构示意图。
图4是液体化工品预处理单元结构示意图。
图5是生物过滤滞池污水处理装置结构示意图。
图例说明
具体实施方式：
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统由原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)、混凝沉淀单元(4)、生物滞留处理单元(5)和出水回用单元(6)组成；在所述原油污染径流收集与预处理单元(1)由汇水渠道一(1-1)、调节隔油池(1-2)、吸附池(1-3)和PLC控制终端一(1-4)组成；所述支渠一(1-1-1)间距设置为10m，且沿原油罐区管道1m布置；而所述干渠一(1-1-2)直连调节隔油池(1-2)；所述吸附池(1-3)再与调节隔油池(1-2)相连，在吸附池(1-3)内安装可检测油污浓度的智能探头的PLC控制终端一(1-4)进行控制投加吸附剂；在所述液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)由溢流雨水井盖(2-1)、汇水渠道二(2-2)、集水管(2-3)和防渗土工布(2-5)组成；；所述汇水渠道二(2-2)顶部采用溢流雨水井盖(2-1)，渠底采用可再生海绵混凝土(2-2-1)制成，渠底下方设置集水管(2-3)；液化天然气罐区地面可承接道路坡度设置为1％的坡度，沿道路及人行道设置所述汇水渠道二(2-2)；修建30×50cm宽的汇水渠道二(2-2)，可有效汇集所述汇水渠道二(2-2)左右两侧20-35m的范围污染径流快速下渗，直接进入下层的所述集水管(2-3)采用DN200，再由所述集水管(2-3)输送至所述生物滞留处理单元(5)；针对大于100mm的降雨，来不及下渗到所述集水管(1-3)的过量污染径流，排至所述混凝沉淀单元(4)；所述液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)由汇水渠道三(3-1)、污水池(3-2)、PLC控制终端二(3-3)和搅拌器(3-4)组成；所述污水池(3-2)汇水渠道三(3-1)与污水池(3-2)相接，且在污水池(3-2)的进水口和出水口设置连接带有可检测的甲苯、正丁醇、甲酚或二甲苯浓度的智能感应探头的PLC控制终端二(3-3)；所述汇水渠道三(3-1)的支渠三(3-1-1)布置间距控制在6m，支渠三(3-1-1)的宽与高分别设置为25×35cm和1％-1.5％的比降，干渠三(3-1-2)的宽与高分别设置为35×50cm；经过前端收集与预处理后，污染径流中原油浓度低于10mg/L和甲苯浓度低于0.5mg/L。
所述混凝沉淀单元(4)由混凝区、絮凝区和沉淀区组成；所述混凝沉淀单元(4)前端与原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)相连，末端则接入生物滞留处理单元(5)；在所述混凝沉淀单元(4)中混凝区需要投加混凝剂，混凝剂主要是聚合氯化铝，其投加量为10-20mg/L；在所述混凝沉淀单元(4)中絮凝区需要投加助凝剂，助凝剂主要是聚丙烯酰胺，其投加量为2-4mg/L；处理完毕后排入生物滞留处理单元(5)。
进入所述生物滞留处理单元(5)，所述生物滞留处理单元(5)由装配式花坛(5-1)、水泥隔板(5-13)、蓄水层(5-2)、种植层(5-3)、细沙层(5-4)、火山岩介质层(5-6)、生物介质层(5-7)、细砾石层(5-8)、粗砾石层(5-9)和集水井(5-12)组成；从上至下顺序为：所述蓄水层(5-2)厚度为150-200mm；所述种植层(5-3)设置有泥土，厚度为100mm，种植层(5-3)上种植有美人蕉、、再力花、细叶芒或黄菖蒲(5-10)，所述种植层(5-3)上种植的美人蕉、、再力花、细叶芒或黄菖蒲(5-10)；泥土上层均匀填充有复合菌群多层固定化材料其内核由厌氧氨氧化颗粒污泥制得，外层包埋物由好氧硝化颗粒污泥制得；所述火山岩介质层(5-6)，厚度200mm的Φ5-10mm碎石；所述火山岩介质层(5-6)为缺氧/厌氧的环境，溶解氧为0.2-0.5mg/L，对污染物多次进行好氧加厌氧的处理，以对污染物进行有效去除；所述生物介质层(5-7)，厚度300mm填料内生物滞留介质包括土壤、河沙、松树皮，小陶粒与玉米秸秆为改性剂，小陶粒易挂膜，能吸附水中的污染物质，玉米秸秆透水性和持水性好、天然环保、节水节肥；所述细砾石层(5-8)为Φ3-8mm厚度100mm的碎石；粗砾石层(5-9)为Φ15-30mm厚度100mm的碎石；通过所述集水井(5-12)进入出水回用单元(6)通过由清水箱构成，清水箱中的水回用到码头用水点、道路用水点、绿化带用水点和生活区用水点。
所述可再生海绵混凝土(2-2-1)的制备原料及其重量分数包括骨料为100g质量份、水泥为10g质量份、粘结剂为3g质量份、发泡剂为0.5g质量份、抗裂剂为1g质量份、水为10g质量份；所述骨料主要为沸石、石灰石、蛭石、炉渣、石英石或砂砾；所述水泥为菱镁材料和硅钙质材料水泥中的一种或多种；所述粘结剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丁苯胶、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述发泡剂主要为物理发泡剂包括复合型发泡剂和生物表面活性剂或者是化学发泡剂包括双氧水、电石和铵盐中的两种及以上；所述抗裂剂为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维和油棕纤维中的一种或多种；所述海绵混凝土的制备步骤主要为骨料筛选与级配——初次混合与搅拌——二次混合、曝气与搅拌——三次混合与搅拌——浇注成型——养护；所述海绵混凝土的回用步骤主要为机械破碎——超声剥离——骨料分选与再生——余料粉碎与再生；所述海绵混凝土的孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，最大持水率超过50％。
Claims (7)
1.一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述系统由原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)、混凝沉淀单元(4)、生物滞留处理单元(5)和出水回用单元(6)组成；所述原油污染径流收集与预处理单元(1)、所述液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)和所述液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)分别收集并预处理原油罐区、液化天然气罐区和液体化工品罐区的污染径流；所述混凝沉淀单元(4)与原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)和液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)相连接；所述生物滞留处理单元(5)与混凝沉淀单元(4)相连接，并后接出水回用单元(6)；所述生物滞留处理单元(5)由装配式花坛(5-1)、水泥隔板(5-13)、蓄水层(5-2)、种植层(5-3)、细沙层(5-4)、火山岩介质层(5-6)、生物介质层(5-7)、细砾石层(5-8)、粗砾石层(5-9)和集水井(5-12)组成。
2.根据权利要求1所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述原油污染径流收集与预处理单元(1)由汇水渠道一(1-1)、调节隔油池(1-2)、吸附池(1-3)和PLC控制终端一(1-4)组成；所述调节隔油池(1-2)与干渠一(1-1-2)相连接；所述吸附池(1-3)再与调节隔油池(1-2)相连，在吸附池(1-3)内安装可检测油污浓度的智能探头的PLC控制终端一(1-4)进行控制投加吸附剂；所述汇水渠道一(1-1)的底坡i为0.005—0.02％；所述支渠一(1-1-1)相互间距最大为8—12m，且距原油罐区管道1—2m。
3.根据权利要求1所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)主要由溢流雨水井盖(2-1)、汇水渠道二(2-2)、集水管(2-3)和防渗土工布(2-5)组成；所述汇水渠道二(2-2)的顶部设置溢流雨水井盖(2-1)，渠底采用可再生海绵混凝土(2-2-1)制成，渠底下方设置集水管(2-3)；液化天然气罐区地面可承接道路坡度设置为1％；所述汇水渠道二(2-2)沿道路及人行道设置。
4.根据权利要求1所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)由汇水渠道三(3-1)、污水池(3-2)、PLC控制终端二(3-3)和搅拌器(3-4)组成；所述污水池(3-2)与汇水渠道三(3-1)相接，且在污水池(3-2)的进水口和出水口设置连接带有可检测的甲苯、正丁醇、甲酚或二甲苯浓度的智能感应探头的PLC控制终端二(3-3)；所述汇水渠道三(3-1)由支渠三(3-1-1)和干渠三(3-1-2)组成；所述支渠三(3-1-1)的宽与高分别设置为25cm和35cm，并设置1％—1.5％的比降，相互间距控制为5—8m。
5.根据权利要求1所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述种植层(5-3)由泥土和复合菌群多层固定化材料组成；所述复合菌群多层固定化材料由内核和外层包埋物组成，其中内核是厌氧氨氧化颗粒污泥，外层包埋物是好氧硝化颗粒污泥；所述火山岩介质层(5-6)为厚度200mm的Φ5—10mm碎石；所述生物介质层(5-7)的厚度为300mm；所述生物介质层(5-7)内有填料；所述填料为80％生物滞留介质+10％小陶粒+10％玉米秸秆；所述生物滞留介质包括土壤、河沙和松树皮。
6.根据权利要求1和3所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述可再生海绵混凝土(2-2-1)制备原料及其重量分数包括骨料为100—150g质量份、水泥为10—20g质量份、粘结剂为3—8g质量份、发泡剂为0.5—2g质量份、抗裂剂为0.2—1g质量份和水为2—20g质量份；所述骨料主要为沸石、石灰石、蛭石、炉渣、石英石或砂砾；所述水泥为菱镁材料和硅钙质材料水泥中的一种或多种；所述粘结剂为环氧树脂胶粘剂、不饱和聚酯树脂胶粘剂、丁苯胶、丙烯酸系树脂胶粘剂和聚氨酯胶粘剂中的一种或多种；所述发泡剂主要为物理发泡剂包括复合型发泡剂和生物表面活性剂或者是化学发泡剂包括双氧水、电石和铵盐中的两种及以上；所述抗裂剂为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维和油棕纤维中的一种或多种；所述可再生海绵混凝土(2-2-1)的孔隙率大于40％，其中直径为0.4—2mm的孔隙体积占比超过60％，透水系数大于2mm/s，最大持水率超过50％。
7.根据权利要求1所述一种液体散货码头污染径流的收集净化与回用系统，其特征在于，所述混凝沉淀单元(4)由混凝区、絮凝区和沉淀区组成；所述混凝沉淀单元(4)前端与原油污染径流收集与预处理单元(1)、液化天然气污染径流收集与预处理单元(2)、液体化工品污染径流收集与预处理单元(3)相连，末端则接入生物滞留处理单元(5)；在所述混凝沉淀单元(4)中混凝区需要投加混凝剂；所述混凝剂主要是聚合氯化铝；在所述混凝沉淀单元(4)中絮凝区需要投加助凝剂；所述助凝剂主要是聚丙烯酰胺。
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