加油站含油污水排放系统设计研究

王文明，王子文

(1.中国石化江苏盐城石油分公司，江苏盐城 224005 2.中建安装集团有限公司，江苏南京 210046)

加油站是利用储罐储存汽油、柴油等车用燃料，使用加油机为机动车加注燃料的场所。汽油、柴油是由多种碳氢化合物组成的混合物，加油站超标排放的含油污水会对附近生态系统及自然环境产生一定的污染。由于建站时历史条件限制、设计缺陷、不规范施工等原因，加油站含油污水排放存在诸多问题。随着HJ1118—2020《排污许可证申请与核发技术规范 储油库、加油站》、《排污许可管理条例》(国令第736号)等政策法规的发布实施，各级地方政府也相继出台地方标准及配套措施，综合运用法律和行政手段,对未取得排污许可或未予登记排放污染物、超标排放污染物等违法行为，加大处罚力度，提高违法成本,对加油站依法环保经营提出了更高的要求[1]。对加油站含油污水排放系统进行“安全适用、经济合理”的设计，是实现达标排放的基本保证。

1 加油站含油污水来源及环境影响

1.1 加油站含油污水的主要来源

加油站含油污水主要来源于以下3个方面：①油品接卸与加油作业、设备故障及检修作业中发生跑、冒、滴、漏，在雨水冲洗或人工清洗时产生的含油污水；②站内附设车辆清洗业务产生的含油污水；③油罐清洗时产生的含油污水[2]。

1.2 含油污水对环境的影响

含油污水对环境的影响主要表现在对生态系统及自然环境(土壤、水体)的污染。流入水体的可浮油，易在水体表面形成油膜阻碍大气复氧，阻断水体氧的来源，而水中的乳化油和溶解油在好氧微生物的分解过程中大量消耗水中的溶解氧(生成CO2和H2O)，使水体程缺氧状态，水中CO2浓度增高，pH值降低，当pH值降到正常范围以下时，可致鱼类和水生生物不能生存；由于土层对油污的吸附和过滤作用会在土壤中形成油膜，含油污水流入土壤，使空气难以透入，阻碍土壤微生物增殖，破坏土层团粒结构；含油污水排入城市污水处理厂时，过高的含油浓度将影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程[3]。

2 目前加油站含油污水排放存在的主要问题

2.1 规范缺少技术支撑，标准难以真正落地

从首次发布施行的GB 50156—1992《小型石油库及汽车加油站设计规范》，到现行的GB 50156—2021《汽车加油加气加氢站技术标准》，在近30年间的多次改版、修订中，均作出了“排出站外的污水应符合国家有关污水排放标准”的规定，但除要求设置水封井外，对具体措施未作进一步明确。并且规范条文说明中指出，设置水封井是出于防火安全考虑，相关数值模拟研究结果也表明，水封井兼有的隔油能力极为有限。因此规范中提出的原则要求缺少具体的技术支撑，排放标准难以真正落地。

2.2 系统设计存在问题，相关功能有待完善

目前加油站含油污水排放系统设计存在以下4方面问题：①未设计污水排放管道或排放管道设计存在缺陷，含油污水在易漏或破损的管道中易产生渗透性污染，多出现在建设时间久或乡镇加油站；②未设计水封井或水封井设计存在缺陷，砖砌水封井的防渗性较差，含油污水持续渗透，进出水管高差不足而难以形成足够的静水压力，使水封井不具有虹吸排水及水封性能；③部分加油站增设的隔油池尺寸设计不合理，隔油功能未经验证，隔离效果难以明确；④部分加油站将槽钢嵌入地面，在加油作业区内围成截流沟，控制卸油、加油的泄漏范围，但为减小行车影响，使用的小规格槽钢对加油时发生的小流量泄漏尚能起到有限导流作用，但对较大量的卸油泄漏及对加油、卸油泄漏进行水冲洗产生的冲击水流控制效果较差。

2.3 外部条件尚不具备，污水排放系统无法利用

在一些远离城(镇)区的未设置含油污水排放系统的加油站，根据有关部门检查整改的要求设置含油污水排放系统，但没有可利用的雨污水排放下水管道，公路边沟也因被农田或林地占用而丧失向地表水域排放的可能。随着时间的推移或加油站员工的更换，排水系统被误以为可正常使用，而将日常产生的废油及其清洗污水倾倒其中，使污水仍从装置盖上自行漫溢而造成污染。

3 加油站含油污水排放控制标准及排污许可管理分类

3.1 加油站含油污水排放控制标准

加油站含油污水排放应执行GB 8978—1996《污水综合排放标准》中有关石油类的分组标准和限值规定：对于城镇集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般经济渔业水域、重要风景游览区等重点保护水域，应执行一级标准，最高允许排放浓度为5 mg/L；对于一般工业用水区、景观用水区及农业用水区、港口和海洋开发作业区的一般保护水域，应执行二级标准，最高允许排放浓度为10 mg/L；对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂进行生物处理的污水执行三级标准，最高允许排放浓度为20 mg/L；对排入未设置二级污水处理厂的城镇下水道的污水，必须根据下水道出水受纳水体的功能要求，依照重点保护水域、一般保护水域的规定，分别执行一级、二级标准。

3.2 加油站排污许可管理分类

2019年12月20日公布实施的《固定污染源排污许可分类管理名录》(2019年版)提出，根据排污单位污染物产生量、排放量、环境影响程度等因素，实行排污许可的重点管理、简化管理和登记管理。加油站归类于零售业，对城市建成区和其它地区加油站分别实施简化管理和登记管理，不需要申请排污许可证，只需在全国排污许可证管理平台填报相关信息。而含油污水的控制方式，则是加油站填报的重点内容之一。

4 加油站含油污水排放系统的设计

4.1 加油站设计规范的相关规定

GB 50156—2021中对地面雨水和含油污水排放的规定：站内地面雨水可散流排出站外，当雨水由明沟排出站外或污水排出围墙时，应在围墙内设置水封装置，水封装置的水封高度和沉泥段高度均不应小于0.25 m；清洗油罐的污水应集中收集处理，不应直接进入排水管道；加油站不应采用暗沟排水；排出站外的污水应符合国家有关的污水排放标准。

4.2 加油站含油污水排放工艺设计

加油站应根据环保有关要求和GB 50014—2021《室外排水设计规范》规定，结合加油站实际情况，选择合理的含油污水排水体制(分流制或合流制)。由于流经地面的雨水在未受污染时是清净雨水，在发生油品跑、冒、滴、漏受到污染时又成为含油污水，这种性质变化无规律可循，因此采用雨污合流制应对这种无规律的变化，杜绝外溢油品及含油污水经场地直接外泄的可能，同时避免分流制系统因长时间无污水注入，水封井或三级隔油池内水位自然降低而导致的水封功能失效现象的发生，以保持水封隔油装置功能的正常发挥。

为防止油气在低洼处沉积或通过雨水口和检查井串入排水管道，加油作业区内地面不设置雨水口和检查井，站区场地的雨水应尽可能采取向站前设坡的方式散流排出。

基于上述考虑，设定了截流→隔离→排放的含油污水排放工艺，并根据加油站现场条件，对节点装置和设施进行合理的规划和设计，其典型的平面布置如图1所示。

图1 加油站含油污水排放系统平面布置

4.3 拦截式集流沟设计

拦截式集流沟(以下简称截流沟)是设于加油站进出口与前邻公路相向设坡交界处，用于拦截和收集站内地面雨(污)水的设施(如图2所示)。截流沟宜采用混凝土现场浇筑，沟边加装热镀锌角钢加固，并依据加油站服务的主导车型，选用不同抗压强度的防静电水箅盖板。截流沟的宽度按选用的承重水箅外形尺寸确定，深度根据当地降雨强度、加油站汇水面积综合考虑，并以不小于0.25%坡度由收集区域坡向水封井或三级隔油池。设于卸油区的引流槽可采用与截流沟相同的结构和坡度，选用规格一致的水箅盖板，槽深以200～350 mm为宜。

将截流沟设置在进出口与前邻道路相向设坡交界处，可基本解决加油站道口因积水带来的路面易损问题。设置截流沟的目的是在加油站发生溢油、跑油等突发情况下拦截收集油品及现场冲洗形成的含油污水，在特殊情况下会有油气散发，因此截流沟与公路之间宜不小于4.5 m的安全间距，由此需在进出道口处按相邻路面坡度向站内继续引坡，以利该段路面雨天积水及时排出。

图2 拦截式集流沟结构

4.4 污水排放管道设计

由于采用雨污合流制排放，加油站地面雨水经场地设坡散流至进出道口，被截流沟拦截汇流进入水封井或三级隔油池，因此连接水封井或三级隔油池的入口管道应根据GB 50014—2021进行雨水量及水力计算确定管径，以满足雨水排放的要求。通常主管取DN150～DN350，管道以不小于0.25%坡度坡向水封井或三级隔油池。

加油站含油污水排放应采用钢管排水。当按此截流→隔离→排放工艺方案设计含油污水排放系统时，相关装置、设施之间的连接管道均集中在前置隔离带内，且长度有限。排水管道设计执行现行规范规定：在管道转弯和交接处的水流转角不应小于90°；管道基础应根据地质条件确定，对地基松软或不均匀沉降地段应采取加固措施，管道接口应采用柔性接口；管道最小覆土深度应根据外部荷载、管材强度等条件确定，在车行道下不宜小于0.7 m[4]。

4.5 检查井及雨水口设计

加油站应在污水管道交汇及其转弯处设置检查井，以采用成品井为宜，并进行闭水试验。当加油站与相邻公路间设有绿化隔离带时，检查井宜设在隔离带内，并在隔离带边沿设置立箅式雨水口，雨水口进水处路面应低于近旁路面3～5 cm；当在加油作业区设置槽钢式截流沟时，宜将其与雨水口相连，以方便雨(污)水的收集，雨水口深度不宜大于1 m，并根据需要设置沉泥槽；当储油罐区为前置式或与绿化隔离带合并设置时，应注意检查井、雨水口是否设置在爆炸危险区域内。

4.6 水封井设计

水封井是利用一定高度的静水压力抵抗排水管内气压变化，防止废水中产生的气体发生爆炸火灾时通过管道蔓延的重要安全装置[4]。加油站设置水封井是为了防止地面污油和受油品污染的雨水直接排出站外，污染土壤及水体，以及由上述散发的油气进入排水沟，使积聚在沟中的油气在站内外形成串通而引发火灾[5]。

为确保水封井本身的防渗性能，水封井宜采用钢筋混凝土结构(如图3所示)，水封高度和沉泥段均应不小于0.25 m；水封井排放管道上应加装阀门，以便对污水排放实施控制，且阀门应选用铸钢材质，防止低温冻裂；为防止水封井内油气引发安全事故，水封井不应设在加油场地、行车道上，并与站房保持一定的安全间距。

加油站经营的汽油、柴油相对于水的密度较低，在水中上浮速度较快，加之小包装润滑油的普及使用，使比重较大的润滑油因洒漏形成地面污染的现象大量减少。目前绝大部分加油站在经营中产生的含油污水主要以轻油浮油状态存在，较快的上浮速度使容量有限的水封井尚能具有一定的隔离能力。

图3 水封井结构

4.7 三级隔油池设计

三级隔油池是利用物理方法将含油污水中的浮油进行三级连续隔离,并采用水封方式阻断站内外油气传播路径，实现含油污水达标排放的装置[1]。隔油的基本原理是利用油品和水的密度差，油品颗粒因水的浮力从水中慢慢上升漂浮于水面，水则通过静水压力形成的虹吸作用从出口排出。

三级隔油池是将水封井进出水管之间分隔，在其间再增加一节隔池，延长污水在池中的流过时间，对浮油逐级隔离，提高浮油的隔离效果。三级隔油池应采用钢筋混凝土结构(如图4所示)，以确保本身的结构强度和防渗性能；进出水管选用钢管，直径根据加油站场地汇水面积和当地降雨强度合理地选择，以DN150～DN250为宜；其他结构及位置要求与水封井基本相同；因场地局限必须将三级隔油池设置于行车道下时，应经结构荷载验算以满足承载要求，并选用相应抗压强度的密闭型防静电专用井盖，确保使用安全。

图4 三级隔油池结构

4.8 水封隔油装置数值模拟研究

为切实提高三级隔油池的隔离效果，基于对水封隔油装置的初期数值模拟研究(如图5所示)，在组织加油站双层油罐改造时，同步实施了基础型及提高型三级隔油池的试验性施工，以期对不同结构类型的装置进行实体性功能验证。当实体验证条件因故不再具备时，采用实物模型实验方法对基础型三级隔油池进行了交叉验证(如图6所示)。初期研究结果表明：在假定装置入口污水含油10 g/L，流速大于0.3 m/s时，三级隔油池隔油效果在初期优于水封井；在0.75 m/s流速下流动195 s时，水封井隔油能力已不能满足最低级别排放标准的要求，大量油液从水封井出口排出，而三级隔油池仍能保持良好的隔油效果，出口中仅混有微量油液。进一步的数值模拟研究(如图7所示)表明：假定以现场实验测得散流状态下，装置入口含油污水所能达到的最大流速为0.75 m/s，水封井的临界浓度为0.1%，而三级隔油池在含油浓度10～100 g/L时尚无临界浓度[1]。

图5 含油浓度a0=1%、不同流速下流动300 s后水封井内部油相体积分数

图6 水封隔油装置实物模型实验

图7 流速v=0.75 m/s、不同初始浓度下流动300 s后三级隔油池内部油相体积分数

由此可见，水封井的隔油效率非常有限，高效率的隔油需要更为可靠的装置。基于水封功能的三级隔油池，不仅具有防止站内外排水沟中油气相互串通的作用，还可对含油污水中的浮油进行隔离。若不考虑污水中溶解油存在时，经基础型三级隔油池隔离后的含油污水可满足GB 8978—1996中石油类一、二、三级的限值规定；若考虑溶解油的存在，或含油污水入管流速等于或大于0.75 m/s时，需对基础型三级隔油池作进一步提升，采用生化处理方式，方能达到一级排放标准和溶解油接近上限时的二级排放标准，以满足建在环境敏感区加油站含油污水的排放要求。

4.9 基于拦截→隔离含油污水排放系统在加油站的应用

以截流→隔离→排放为主要工艺流程的加油站含油污水排放系统，虽然承接了加油站正常情况下未受油品污染的雨水，未实现这部分水体的清污分流，却有效切断了溢出油品及含油清洗水经场地直接外流的通道，同时避免了三级隔油池水封功能失效，完善了含油污水排放系统功能。该方案已在加油站新、改、扩建中得到了较多的应用(如图8所示)，取得了良好的效果。

该方案不仅可以在具有外部排放条件的加油站应用，而且对于暂不具备外部污水排放条件的加油站，也可通过在三级隔油池排放控制阀外侧设立过渡水池，将经隔离后的污水排入，再采用漫溢排放的方法实现达标排放(采用此方案时隔油池与水池之间的控制阀不得省略，以防池水回流，且必须在水池周边加装围栏作安全防护)。

图8 拦截→隔离含油污水排放

5 结语

加油站经营中因油品接卸与加油作业、设备故障与检修作业产生油品的跑、冒、滴、漏及对其清洗产生的含油污水、车辆和油罐清洗产生的含油污水，在客观上难以彻底杜绝，含油污水的排放也就不可避免。若加油站对含油污水处理不当发生超标排放，不仅对周围环境造成污染，还有可能引发火灾爆炸，发生人身伤害等严重后果。

对含油污水排放系统进行合理设计，是实现加油站含油污水达标排放的基本保证。基于水封隔油装置的数值模拟研究，以截流→隔离→排放为主要工艺流程的加油站含油污水排放系统的设计方案，可对含油污水进行有效地截流和隔离，较为合理地解决了目前加油站含油污水排放存在的诸多问题，实现含油污水达标排放。