焦点提醒：人工湿地净化油田污水的机理和结果研究进展 周 丹 (浙江工业职业手艺学院 浙江绍兴 312000) 周 丹 (浙江工业职业手艺学院 浙江绍兴 312000) 摘 要:油田污水高温高含烃,成份复杂,可生化性差,通俗污水处置法难以达标。人工湿地操纵物理、化学和生物的三重协同感化来实现对污水的净化,对复杂的油田污水有较强的降解能力。最近几年来,国外已有在净化油田污水上的成功利用。我国部门油田也在测验考试将人工湿地应用在油田污水的净化,对人工湿地净化油田污水的结果进行了研究。综述了人工湿地处置油田污水的机理和国表里已有的各个净化系统获得的处置结果,提出了当前人工湿地在油田污水净化中具有的问题和响应的对策。 要害词:人工湿地 油田污水 石油烃 芦苇 中图分类号:X74 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)01(c)-0035-03 石油勘察、开采、加工进程中无可避免地发生年夜量油田污水。油田污水,也称油田废水,首要包罗采油废水,钻井废水和炼油废水,良多环境下特指采油废水,即原油脱出水。因为全国各油田根基都采取灌水开辟体例,即对采油废水多采取的是“隔油—过滤”和“隔油—浮选—过滤”处置工艺(老三套),然后用在油田灌水。跟着开辟时候的耽误,原油含水率不竭上升,油田采出水量也在迅猛增加。年夜量油田污水已不克不及经由过程回注处置,必需外排。鉴在油田污水会对情况形成卑劣影响,为了到达国度环保总局的外排尺度,油田污水的达标排放成为搅扰油田成长的困难之一。 人工湿田主要由透水性的基质(如泥土、砂、砾石等)、活动的水体、动物、动物和 微 生 物 五 部 分 组 成 ,是 一 种 简 单 、低耗、高效并具有高度情况友爱性的污水处置生态项目。国外已有很多将人工湿地成功利用在油田污水净化的实例。我国从80年月末最先了对人工湿地净化石油污水 的 相 关 研 究 ,探 索 了 人 工 湿 地 植 物 对污水中各类污染物的净化结果。人工湿地基在天然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同感化来实现对污水的净化感化。特别对复杂无机物的净化有其他手艺没法对比的劣势。 1 油田污水特征 油田污水是在石油的勘察、开采、炼制的一系列进程中发生的工业污水。油田污水以含有年夜量油类、无机物为首要特点,成分很是复杂,分歧在一般工业废水。采油污水首要由浮油、分离油、乳化油、胶体消融物资和悬浮固体等构成。钻井污水中首要污染物是悬浮物、铬、酚和油等,且钻井污水中还含有年夜量难以处置的COD。炼油废水其首要污染物由油、硫化物、酚等构成,含油量可高达数千(mg/L),低的只要10mg/L摆布。 油 田 污 水 的 特 点 如 下:(1)水 温 高:一般水温在40℃～60℃;(2)pH值偏碱性:pH值 一 般 在 7.5～ 8.5之 间 ;(3)溶 解 氧 DO含量低,没法知足生化需求;(����Ϸapp4)矿化度高:含盐量凡是在10000～40000mg/L,氯离子凡是在3000～20000mg/L;(5)COD高,且难降解。BOD5/COD值非常偏低,可生物处置性差;(6)含必然浓度的硫化物,和一些其它杂质如悬浮物、泥砂和聚合物。 处置后的油田污水检测目标首要有:pH、CODcr、BOD5、石油类、悬浮物、氨氮、挥发酚、硫化物。凡是COD的达标排放是个难点。这是因为在原油开采进程中投加了用以改良采出水性质的各类化学药剂,且化学药剂的投加品种、性质和数目转变很是年夜,而年夜部门是生物难降解的,废水中的各类化学添加剂十分不变和对难降解COD具有间接进献。 对这类废水凡是采取隔油、浮选、过滤等物理化学方式处置后回注地下或经由过程二级生化处置达标后排放。但因为油田污水性状过在复杂,生化处置(如活性污泥法)有时也难以使其到达排放尺度,受经济前提的限制也难以利用更高贵的手艺对其进行管理,而利用人工湿地则从净化结果和费用本钱上较其他现无方法具有劣势,可更好地处理采油污水的达标排放问题。 2 人工湿地净化机理和国表里进展 2.1 净化机理 人工湿地是由水-基质-动物-微生物构成的复合系统。其净化感化是物理堆积、化学反映和生化反映的分析感化。含油污水颠末湿地系统的吸附、过滤、沉降和生物降解,CODcr、BOD5、石油类、硫化物、挥发酚等首要目标的浓度急剧下降,可到达较高的处置效力。 人工湿地的基质层是处置污水的焦点部门。自在概况流型一般间接采取泥土和动物根系组成基质层,地下潜流湿地一般采取砾石填料和泥土或砂组成基质层。基质层的感化有:(1)供给水生动物发展所需的基质;(2)为污水在此中的渗流供给杰出的水力前提;(3)为微生物供给杰出的发展载体。 污水一进入湿地流速就较着变缓,起首,SS由基质层填料和动物根系的阻截、过滤堆积在湿地中。湿地系统对SS的去除率表示不变,一般在86％摆布。随后,污水净化的首要进程在基质层中进行。基质层中含有年夜量的动物根系和微生物,动物根区是人工湿地阐扬净化功能的首要场合。早在20世纪70年月,德国粹者Kickuth提出的根区法理论认为:动物根系可对污水中的养分物资进行接收、富集,而根区四周丰硕的微生物群落更能够经由过程其兴旺的代谢勾当操纵污水中的物资,将其降解、转化。研究已证实湿地中发展的芦苇、喷鼻蒲等湿生维管制动物能将空气中的氧气经由过程疏浚沟通组织输送到根部,在根区四周构成局部富氧区域,利在好氧菌的发展代谢。而在离根系远的泥土中溶氧较低,有很多种厌氧菌和兼性菌保存。这就令人工湿地床体成为一个好氧／缺氧／厌氧反映器,相当在很多串连或并联的A2/O处置单位,它可以或许降解去除多种多样的无机污染物。这是其他污水处置系统所没法对比的。 动物根圈与微生物之间具有彼此感化。动物渗出的可溶性无机和无机物资为微生物发展供给了基质,使根际微生物的数目和活性较着高在非根际带。动物能供给可操纵的弥补碳源来增进根际微生物的发展,增添泥土微生物的种群总量。而泥土微生物经由过程在根圈内接收、堆集、代谢和生物迁徙刺激污染物的去除。这一动物微生物彼此感化的成果特别对难降解无机污染物的生物降解具有主要意义。 湿地对无机物的去除首要是靠微生物的感化。藻类、水生动物、水活泼物等都能 够 一 定 程 度 地 降 解 石 油 烃 ,但 主 要 的降解生物还是细菌、真菌等微生物。现实上,在适合的前提下,微生物几近能降解所有的石油烃。在污水处置进程中,人工湿地床体可被视为一个复杂的微生物反映系统。湿地系统成熟后,填料概况和动物根系因为年夜量微生物的发展而构成生物膜。废水流经生物膜时,不溶性无机物经由过程湿地的沉淀、过滤感化,能够很快被微生物操纵;可溶性无机物则可经由过程动物根系生物膜的吸附、接收和生物代谢降解进程而被分化去除。 人工湿地是兼有基质过滤、动物吸附、污染物共沉淀、离子互换等物化感化和动物接收、微生物代谢、动物代谢等生物化学感化的复合高效净化系统。按保守理论,若原污水BOD5/COD值不足0.3,则很难采取生物法降解,但人工湿地系统在这类环境下仍表示出了对无机污染物较高的去除率,是因为湿地系统的床体(在此中有物理、化学和生物学感化)和动物的配合感化,使各自的净化效能加合在一路到达了更高程度的原因。 2.2 利用和净化结果 2.2.1 国 外 进 展 国外很多进步前辈工业国度在八十年月就测验考试用人工湿地对二级处置后的污水进一步处置,以知足再操纵的需求,使排放水质更好。O.Rambeau等认为,恰当处置的油田污水在食品链以外的回用可作为回注之外的另外一种处置方式,还能够庇护水源。在含55mg/L油量的进水前提下,颠末2个芦苇床装配后,去除石油烃的效力在99%以上。年夜大都环境下(83%的样本)中,都检测不到石油烃。颠末4个芦苇床后,96%的样本中检测不到烃。Salmon(1998)证明,在100mg/L含油量的进水前提下,石油烃去除率能到达90%。以下为部门将人工湿地成功利用在油田污水处置的实例。 美国:加利福尼亚州Chevron Rich-mond炼油厂从1989年最先,分两个阶段别离扶植了两个12.14hm 2 巨细的湿地项目,在进行炼油厂污水净化的同时,给各类水禽和岸禽类供给了歇息地。Chevron Rich-mond炼油厂湿地不变运转的要害在在节制污水负荷,得当的运转治理是优化不变运转、提超出跨越水水质和可以或许供给生物歇息地的要害。 哥伦比亚:Kelt石油公司利用以芦苇为根本的根区过滤系统去除采出水中污染物,芦苇根区接收分化污染物,处置后水用在浇灌稻田。该 系 统 建 立 在 河 流 浩繁、高地下水位、对污水敏感的Casanare草原地域,获得了生物手艺研究和成长公司TransForm的帮忙。该公司称:一年后该系统能去除90%的苯酚污染物,三年后阐扬全数结果,而且SS、COD、Phenolics都有分歧水平的降落。 苏 丹 :1/2/4油 田 污 水 处 理 系 统 中 ,油田污水颠末一级沉降和降温池今后进入一个宽125米,种有6.5万株芦苇的动物降解池。处置后的污水颠末浇灌池和轮回系统,进入动物莳植区被用来浇灌动物,处置后的污水目标包罗CODcr、BOD5、含油量、悬浮物、总消融盐量等已完全合适《世界粮农组织关在农业浇灌水质尺度》要求和苏丹本国农业浇灌水质尺度。 巴 基 斯 坦 :2003年 ,为 了 推 进 人 工 湿地在巴基斯坦工业废水处置中的利用历程 ,开 展 了 一 系 列 评 估 将 人 工 湿 地 应 用在净化炼油废水的可行性研究。在莳植了Phragmites karka(卡开芦)的垂直流湿地进 行 了 一 年 的 处 理 实 验 发 现 ,最 初 净 化效 率 较 低 ,但 随 着 植 物 的 生 长 和 生 物 膜的构成,净化效力逐步提高。 2.2.2 国 内 进 展 国内也在这方面进行了很多响应的摸索。 早在20世纪80年月,吴玉树、吴振斌、郑师章等就已对凤眼莲、芦苇等水生动物对石油化工废水的净化能力进行了研究,研究注解它们对氨氮、酚、芳烃、油和硫化氢均有较较着的净化感化。90年月初,卢显文等研究发觉操纵喷鼻蒲、菖蒲成立的湿地系统对炼油污水有很好的净化能力,指出人工湿地系统是处理炼油废水深度处置的一种有用路子。湿地系统对COD的平均去除率为21.0%,全年对COD平均去除率达31.9%,且喷鼻蒲、菖蒲的净化结果好过凤眼莲。 2000年今后,国内的利用和研究较之前有了进一步的深切,有了很多成功将人工湿地在油田利用的实例。 成功油田桩西采油厂在隔油沉淀池没法使油田污水出水水质达标的根本上,随机应变,将自然芦苇湿地改建为芦苇氧化塘,对外排污水进行二级处置。芦苇氧化塘出口水质中首要污染物全数达标,CODcr总去除率为34.05%、石油类去除率85.30%、BOD5去除率78.40%、硫化物去除率99.7%,挥发酚的去除率为42.05%,污染物管理结果比力抱负。 新年夜采油厂采取工场化处置工艺与人工湿地相连系的工艺处置线路,即气浮除油+生物氧化+人工湿地处置的处置模式,COD去除率86.8%,石油类去除率83.8%。该工艺已被证实系统不变可行,具有较强的耐冲击负荷能力,出水达标排放。证实人工湿地是一种经济靠得住的二级处置模式。籍国东等从中试程度对人工湿地对油田污水的净化结果、机理和运转参数进行了一系列摸索。研究注解,矿物油向泥土深层迁徙对泥土的影响一般不会跨越40cm。矿物油对深层湿地泥土理化性质无显著影响。在辽河油田某采油厂采取自在概况流芦苇湿地处置超稠油废水的研究中,当芦苇床的水力负荷为3.33cm/d时,对超稠油废水去除率别离为:COD83.18%,石油类94.86%,BOD588.37%,TN88.36%,pH值由7.87降至7.77。处置后的超稠油废水对泥土的污染其实不较着,对芦苇的发展和材质目标几近没有影响。在辽河油田某采油厂另外一人工潜流湿地由3个面积各为900m 2 的芦苇床构成,平均布水量散布为6m 3 /d、18m 3 /d和30m 3 /d。经潜流湿地处置后污染物别离削减了:COD67.25%～80.77 %,BOD580.02%～89.05%,石油类78.00%～88.45%,TN75.32%～82.43%。两种人工湿地都表示出出水水质不变、耐冲击负荷强,被认定为是一种经济有用的油田污水处置方式。 籍国东等的在落地原油的净化实验中,芦苇湿地对分歧施入剂量的落地原油都表示了较好的净化率,在实验运转期内,芦苇湿地对矿物油的净化率高达88%～96%。落地原油一方面按捺芦苇的叶龄指数和株高发展量,另外一方面又能刺激芦苇的长粗、增添芦苇的生物量。冷延慧等的研究注解,假如湿地水体中石油类污染物的浓度 小 在 3mg·L -1 、土 壤 中 石 油 浓 度 小 在500mg·L -1 ,石油会刺激芦苇的发展。采取芦苇湿地生态项目净化落地原油是庇护油田开辟地域泥土情况和湿地天然庇护区的有用方式。 别的,何良菊等对辽河油田石油污染的土样进行了细菌的分手、判定研究。研究注解,石油降解菌首要是微球菌(Micrococcussp.)、黄杆菌(Flavobac-terium sp.)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)和无色杆菌(Achromobacersp.),研究注解该夹杂菌降解能力比单株菌好。李科德等经由过程研究认为假单胞杆菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligens)和黄杆菌属(Flavobacterium)都是快生型细菌,并且年夜多含有降解质粒,是以揣度它们在无机污染物的分化代谢中起着十分主要的感化。 3 人工湿地法的劣势和具有问题 3.1 劣势 操纵人工湿地处置油田污水合适污水生态处置手艺,即应用生态学道理,采取项目学方式,使污水无害化、资本化,是污水中污染物管理与水资本操纵相连系的方式。它能对污水中的水、肥资本加以操纵,合适轮回再生道理和协调共生道理。与保守的污水处置手艺比拟,人工湿地具有以下长处:(1)若设想公道,其处置不变、有用、靠得住;(2)投资费用低;(3)能耗低,乃至无能耗,运转费用廉价;(4)适合对与小流量或间歇排放污水的处置;(5)其外不雅美丽;(6)多余的芦苇可作为造纸原料缔造收益;(7)还能够作为生物歇息地,兼具生态效益和景不雅效益。 假如把人工湿地和较为经常使用的微生物 处 理 法 的 经 济 性 相 比 较 ,以 芦 苇 氧 化塘 为 例 :芦 苇 氧 化 塘 的 运 行 管 理 费 用 仅为 生 物 膜 法 的 1/4～ 1/5,仅 为 普 通 活 性污 泥 工 艺 的 1/4～ 1/2,同 时 ,芦 苇 塘 系 统中每一年的芦苇收成也具有可不雅的经济效益,根基可收回每一年的人工费用,是以,其运转本钱更低。 以吉林新年夜采油厂为例,工场采取人工湿地处置采油污水,与保守二级生化处置比拟较,虽然占地面积增添100%,节流一次投资80%、运转费用92%、人工湿地产量20000～30000kg/hm 2 ,每一年湿地可产100t芦苇,能够抵消低廉的运转费用。 3.2 问题与策略 (1)高COD是油田污水的特点之一,而COD的去除率与动物长势关系紧密亲密。一般在动物发展旺期(8月)到达最高,但如在冬季进入高COD污水,则出水水质会由于动物的净化能力削弱而年夜幅降落。致密的动物能够在冬季严寒季候起到保温感化,减缓湿地处置效力的降落。在华南地域,虽然湿地动物的发展季候可贯串全年,但湿地动物也易受降暖和年夜风的侵袭构成冷害。 (2)油田污水温度高且消融氧低,在进入湿地前最好采纳降温增氧办法,包罗降温明渠、出水回流、曝气装配等。 (3)湿地系统被截留的悬浮物在湿地中具有堆集现象。别的还微生物量的增加,两者城市使基质层的渗流能力逐步降落,终究形成梗塞,使湿地处置能力降落。同时,无机物的不竭堆集会逐步向湿地出口挪动,终究影响出水水质。专家建议增添干化期,使污泥经由过程堆肥感化自行降解。 (4)机理的复杂性问题。因为其所触及机理的复杂性和范畴的普遍性,固然有些机理研究已获得初步的承认,可是仍有很多问题需要进一步研究。好比,今朝各类污染物的去除反映动力学模子仍未完全地成立起来,现有的模子根基为一些经验模子而没法获得普遍的利用。 (5)湿地系统投入利用后缺少持久持续的动态检测,不克不及取得周全靠得住的运转参数。并且对系统的后续运转治理研究不足,使湿地系统的工作效力降落很快,一般工作刻日缩短。只要增强对人工湿地后续运转、治理优化模式的研究,才能增进其健康、不变、延续运转。 (6)增强对湿地动物和微生物等生物因 素 的 研 究 ,有 助 在 确 定 并 提 高 进 水 负荷。如操纵基因项目和生物手艺,挑选超堆集、高耐性修复动物和具有特异降解功能 的 微 生 物 进 入 处 理 系 统 ,构 成 强 化 式生态处置系统。 4 瞻望 人工湿地污水处置手艺是一项很是合适我国国情的手艺,在我们如许地区广宽、经济、手艺成长程度不高、能源欠缺、城镇情况污染已相当严峻的国度,人工湿地有着极为广漠的利用前景。虽然人工湿地在油田污水处置方面利用还较少,手艺还不成熟,需要堆集运转治理经验。作为一种新兴的污水生态处置手艺,其高效低耗的劣势不容轻忽。就今朝而言,我国的经济成长程度还很低,同时具有能源缺少的问题,同时,我国具有年夜量的次生芦苇池沼,在这些地域扶植芦苇人工湿地,不但不具有占地问题,并且是池沼地公道开辟操纵的一种路子,具有较年夜的情况效益和必然的经济效益。固然今朝人工湿地手艺在我国还必然水平缺少响应的手艺和治理人材,可是颠末不竭的根本研究和实践堆集,人工湿地手艺将更好地在净化油田污水方面获得推行利用。 参考文献 [1] 籍国东,孙铁珩,郭书海,等．稠油采出水的人工湿地塘床处置系统设想[J]．中国给水排水,2002,18:61～64． [2] 王宝贞,王琳．水污染管理新手艺－新工艺、新概念、新理论[M]．北京:科学出书社,2004:200～202． [3] 徐光来,徐晓华．人工湿地污水处置手艺的利用初探[J]．云南地舆情况研究,2006,18(3):44～48． [4] 王庆安,任勇,钱骏,等．人工湿地塘床系统净化地表水的实验研究[J]．湖南情况,2000,19(1):9～15． [5] 孙铁珩,周启星,李培军．污染生态学[M]．北 京 :科 学 出 版 社 ,2001:322～333,251． [6] 在荣丽,李亚峰,孙铁珩．人工湿地污水处置手艺和其成长近况[J]．工业平安与环保,2006,32(9):29～31． [7] 孙广智,A．J．Biddlestone,K．R．Gray,在忠平易近．人工芦苇床污水处置手艺[J]．污染防治手艺,1999,12(1):1～4． [8] 闫健勇,陈进富,王嘉麟,等．国外采油废水处置手艺的新进展[J]．油气田情况庇护,2000,10(2):19～21． [9] 王汉道,邓皓,许春田．含油污水生物处置 技 术 与 展 望 [J]．油 气 田 环 境 保 护 ,2001,11(4):6～9． [10]乔振勇,徐凤月,屈建华．苏丹1/2/4油田污水生物／动物处置简介[J]．华北石油设想,2003,74:1～3
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