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1、人工湿地净化油田污水的机理及效果研究进展摘要:油田污水高温高含烃,成分复杂,可生化性差,普通污水处理法难以达标。人工湿地利用物理、化学和生物的三重协同作用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。近年来,国外已有在净化油田污水上的成功应用。我国部分油田也在尝试将人工湿地运用于油田污水的净化,对人工湿地净化油田污水的效果进行了研究。综述了人工湿地处理油田污水的机理以及国内外已有的各个净化系统取得的处理效果,提出了当前人工湿地在油田污水净化中存在的问题和相应的对策。 关键词:人工湿地油田污水石油烃芦苇
2、 :X74:A:1672-3791(2011)01(c)-0035-03 石油勘探、开采、加工过程中无可避免地产生大量油田污水。油田污水,也称油田废水,主要包括采油废水,钻井废水和炼油废水,很多情况下特指采油废水,即原油脱出水。由于全国各油田基本都采用注水开发方式,即对采油废水多采用的是“隔油—过滤”和“隔油—浮选—过滤”处理工艺(老三套),然后用于油田注水。随着开发时间的延长,原油含水率不断上升,油田采出水量也在迅猛增长。大量油田污水已不能通过回注处理,必须外排。鉴于油田污水会对环境造成恶劣影响,为了
3、达到国家环保总局的外排标准,油田污水的达标排放成为困扰油田发展的难题之一。 人工湿地主要由透水性的基质(如土壤、砂、砾石等)、流动的水体、植物、动物和微生物五部分组成,是一种简单、低耗、高效并具有高度环境友好性的污水处理生态工程。国外已经有不少将人工湿地成功应用于油田污水净化的实例。我国从80年代末开始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种污染物的净化效果。人工湿地基于自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。尤其对复杂有机物的净化有其他技术无法比拟的优
4、势。 1油田污水特性 油田污水是在石油的勘探、开采、炼制的一系列过程中产生的工业污水。油田污水以含有大量油类、有机物为主要特点,成份非常复杂,不同于一般工业废水。 采油污水主要由浮油、分散油、乳化油、胶体溶解物质和悬浮固体等组成。钻井污水中主要污染物是悬浮物、铬、酚和油等,且钻井污水中还含有大量难以处理的COD。炼油废水其主要污染物由油、硫化物、酚等组成,含油量可高达数千(mg/L),低的只有10mg/L左右。 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
5、般在7.5～8.5之间;(3)溶解氧DO含量低,无法满足生化需求;(4)矿化度高:含盐量通常在10000～40000mg/L,氯离子通常在3000～20000mg/L;(5)COD高,且难降解。BOD5/COD值异常偏低,可生物处理性差;(6)含一定浓度的硫化物,以及一些其它杂质如悬浮物、泥砂及聚合物。 处理后的油田污水检测指标主要有:pH、CODcr、BOD5、石油类、悬浮物、氨氮、挥发酚、硫化物。通常COD的达标排放是个难点。这是由于在原油开采过程中投加了用以改善采出水性质的各种化学药剂,且化学药剂的投加
6、种类、性质和数量变化非常大,而大部分是生物难降解的,废水中的各种化学添加剂十分稳定和对难降解COD具有直接贡献。 对这种废水通常采用隔油、浮选、过滤等物理化学方法处理后回注地下或通过二级生化处理达标后排放。但由于油田污水性状过于复杂,生化处理(如活性污泥法)有时也难以使其达到排放标准,受经济条件的限制也难以使用更昂贵的技术对其进行治理,而使用人工湿地则从净化效果和费用成本上较其他现有方法具有优势,可更好地解决采油污水的达标排放问题。 2人工湿地净化机理及国内外进展 2.1净化机理 人工湿地是由水-基
7、质-植物-微生物组成的复合体系。其净化作用是物理沉积、化学反应和生化反应的综合作用。含油污水经过湿地系统的吸附、过滤、沉降和生物降解,CODcr、BOD5、石油类、硫化物、挥发酚等主要指标的浓度急剧降低,可达到较高的处理效率。 人工湿地的基质层是处理污水的核心部分。自由表面流型一般直接采用土壤和植物根系构成基质层,地下潜流湿地一般采用砾石填料和土壤或砂构成基质层。基质层的作用有:(1)提供水生植物生长所需的基质;(2)为污水在其中的渗流提供良好的水力条件;(3)为微生物提供良好的生长载体。 污水一进入湿地流
8、速就明显变缓,首先,SS由基质层填料和植物根系的阻截、过滤沉积在湿地中。湿地系统对SS的去除率表现稳定,一般在86％左右。随后,污水净化的主要过程在基质层中进行。基质层中含有大量的植物根系和微生物,植物根区是人工湿地发挥净化功能的主要场所。早在20世纪70年代,德国学者Kickuth提出的根区法理论认为:植物根系可对污水中的营养物质进行吸收、富集,而根区附近丰富的微生物群落更可以通过其
