1、论文屈杨天 含油污水人工湿地处理技术探讨 东海科学技术学院毕 业 论 文（设计）题 目：含油污水人工湿地处理技术探讨院 系：机电工程系学生姓名：屈杨天专 业：油气储运工程班 级：C10储运1班指导教师：石一民起止日期：2013.11.20.-2014.5.202014年5月10日目 录摘 要 I近年来，我国经济正以十分惊人的速度发展，促使化工业也快速发展，大量的含油污水产生已逐渐成为化工企业首要的污染源之一。节能减排、低碳经济等成为化工企业重要的改革目标。此文主要简单介绍国内外人工湿地技术处理含油污水的发展历史和人工湿地技术概况，然后归纳了人工湿地技术的技术与工艺，结合相关资料,对人工湿地技术
2、处理含油污水的未来发展进行分析总结，为以后研究有关人工湿地技术处理含油污水处理技术时可参考和借鉴。 IIn recent years, Chinas economy is developing with astonishing speed, prompting industry rapid development, also a lot of oily wastewater has become one of the primary pollution source of chemical enterprise. Energy conservation and emissions reduct
3、ion, low carbon economy become the important reform goals of chemical enterprises. This article mainly introduces the development history of artificial wetland technology processing oily sewage at home and abroad and general situation of artificial wetland technology, then sums up the technology of
4、artificial wetland technology and craft, combined with relevant materials, processing technology of artificial wetland summary and analyze the future development of oily wastewater, for further research on the technique of artificial wetland treatment oily wastewater treatment technology can be refe
5、rence and reference. IIKey wordschemical；oily wastewater；wetland；reatment technology II第一章 绪论 11.1课题背景及意义 11.2国内外含油污水处理现状及发展历史 11.2.1国内外含污污水处理现状 11.2.2用人工湿地处理含油污水发展历史 21.3含油污水的理化成分 3第二章 人工湿地技术的概况 52.1人工湿地处理含油污水机理 52.2人工湿地的构成与分类 62.4湿地植物的作用机理与选择 6第三章 人工湿地处理含油污水技术与工艺及其应用 73.1人工湿地处理含油污水技术与工艺 7 8含油污水人工湿
6、地处理技术探讨屈杨天（浙江海洋学院东海科学技术学院 浙江舟山 316000）摘 要 近年来，我国经济正以十分惊人的速度发展，促使化工业也快速发展，大量的含油污水产生已逐渐成为化工企业首要的污染源之一。节能减排、低碳经济等成为化工企业重要的改革目标。此文主要简单介绍国内外人工湿地技术处理含油污水的发展历史和人工湿地技术概况，然后归纳了人工湿地技术的技术与工艺，结合相关资料,对人工湿地技术处理含油污水的未来发展进行分析总结，为以后研究有关人工湿地技术处理含油污水处理技术时可参考和借鉴。关键词化工业；含油污水；人工湿地；处理技术 AbstractIn recent years, Chinas eco
7、nomy is developing with astonishing speed, prompting industry rapid development, also a lot of oily wastewater has become one of the primary pollution source of chemical enterprise. Energy conservation and emissions reduction, low carbon economy become the important reform goals of chemical enterpri
8、ses. This article mainly introduces the development history of artificial wetland technology processing oily sewage at home and abroad and general situation of artificial wetland technology, then sums up the technology of artificial wetland technology and craft, combined with relevant materials, pro
9、cessing technology of artificial wetland summary and analyze the future development of oily wastewater, for further research on the technique of artificial wetland treatment oily wastewater treatment technology can be reference and reference. Key wordschemical；oily wastewater；wetland；reatment techno
10、logy第一章 绪论1.1课题背景及意义 工业发展的迅速致使污染也快速形成，涉及范围较广泛且危害严重的含油污水是工业发展的主要污染。它存在于石油的开采、炼制以及油品贮运、油轮航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中，对人体健康、生态环境和生态平衡有很大的危害，因此含油污水处理得到更多化工企业的关注和化工行业人员的专研。现前，它的危害表现主要在以下几个方面：(1)恶化污染水质、水体，危害水产资源；(2)危害人体健康；(3)空气受到污染；(4)生产和生长的农作物会受到影响；(5)影响自然风景；(6)影响洁净的水源等。随着时代的发展，越来越多的人意识到工业的发展不能以污染环境为代价，那么处理含油污
11、水就成了工业发展的首要问题。同时，雾霾、沙尘暴等恶劣天气让人们对环境保护更加重视，环境保护也因此加快发展，湿地功能被更多的人广泛的了解认识，还被称为“地球之肾”，它承担着对地球自然水体生态系统的净化和处理作用。还有由于城市中天然湿地的锐减和消失，人工湿地的重要性以其独到的优越性受到了化工企业越来越多的关注。大量的研究表明，含油污水的来源、成分以及存在形式对处理的难易程度有着重要的决定性作用。如今的化工企业处理含油污水的方法可大致归纳为四大类：物理法(如离心分离法、粗粒化法、膜分离法)、化学法(如酸化法、化学氧化法、光化学催化氧化法)、物理化学法(如浮选法、吸附法、磁吸附分离法)和生物化学法(如
12、活性污水法、生物膜法)。人工湿地处理技术低能高效，操作管理简单等较多优势，并且对含油污水的处理有比较好的效果，它是一种较好的含油污水处理方法。但是，它作为一种新型处理含油污水新技术，还有待于进一步改善，有必要更仔细地分析不同地区特征和运作数据以便在未来的建设中提供更有力、合理的参数。现前，已经对于含油污水的处置进行了比较充分的分析研究，获得了许多实用的除油方法，并且还在进行着不断的发展与创新。因此，人工湿地含油污水处理技术是一项非常适合石化企业的技术,对我国石油化工业有着极其广阔的应用前景。通过对人工湿地含油污水的研究探讨，分析人工湿地现况和发展，人工湿地的原理以及处理含油污水的过程，为石化行
13、业处理含油污水带来改进和技术革新。 1.2国内外含油污水处理现状及发展历史1.2.1国内外含污污水处理现状含油污水具有污染成分很是复杂,排出不连续,水流量变动幅度大,变化大多无规律性,难以调控等诸多特点,然而直接排放到海洋里,油会漂浮在水面上面并扩展逐渐形成油薄膜,阻隔水体同空气的正常气体置换,导致水中的含氧量偏低,使海洋和湖泊中的生物及其卵和幼体等水生生物在海里因缺氧而窒息死亡，使物种的多样性受到影响。现前我国含油污水处理程序其一般为“隔油过滤”和“隔油浮选（或旋流除油）过滤”等工序，通常被人们称为的“老三套”处理含油污水的方法。其工艺目的主要是消除污水中的油和悬浮物，部分油水没有完全分离开
14、，处理不完全不但会给油气开采、储运等过程带来一系列麻烦的问题,又会造成很重的土壤、地表水和地下水污染,对人类健康、农作物生长造成一定的危害。含有污水的处理方法还是比较多的，根据其来源、状态及组分不同使得处理的难易程度不同。处理方法按原理可以分成以下几种：物理法（沉降、机械、离心、粗粒化、过滤、膜分离等）；物理化学法（浮选、吸附、离子交换等）；化学法（凝聚、酸化、盐析、电解等）；生物化学法（活性污水、生物滤池、氧化塘等）。若按照处理深度可分为一级处理、二级处理和深度处理。含油污水处理技术现日益成为研究热点之一，含油污水处理技术的慢慢发展与其低耗高效且具有高度环境友好性的特点逐渐得到良好发展,其应
15、用范围从原来的生活污水、废水处理逐步扩张到工业废水、工业含油污水处理等方向。人工湿地是一种经济、高效的污水生态处理技术，我国人工湿地是由人工造就和操控运行的沼泽地面结构构成的，在人工造就的湿地上有序的投配含油污水、污水，沿一定方位走动的含油污水与污水，土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物经过三重协作配合，这是对含油污水、污水进行处理的一种技术手段。它主要是利用吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用，从而很好的处置含油污水，并逐渐得到化工企业青睐和利用。1.2.2用人工湿地处理含油污水发展历史二十世纪八十、九十年代，
16、在美国、哥伦比亚、日本、捷克等地人工湿地含油污水处理技术得到了广泛的应用。国外工业发达的国家尝试利用人工湿地对二级处理后的污水进一步处理，以满足再利用的需求，使排放水质更好。世界上第一个人工湿地1989年建于捷克，是村庄用来治理污水的，效果比较好。美国的加利福尼亚州某炼油厂从1989年开始，建设了2个大小相同的人工湿地用于炼油厂污水净化，同时也给一些动物提供了栖息地。哥伦比亚的Kelt石油公司建设了以芦苇为基础的人工湿地处理系统，它主要位于河流众多、高地下水位和对污水敏感的地区，该系统得到了相关公司的帮助，次年后就取得了效果，苯酚污染物去除率90%左右，对SS、 COD等都有降低作用。目前我国
17、少数城市也已经开始着手应用工作，进入二十世纪末期，人工湿地技术推广到更多行业，也被运用到处理含油污水，随着技术的不断成熟完善，石油化工行业等特殊行业的化工废水和含油污水的人工湿地处理技术研究在发达国家被广泛关注，尤其是美国、加拿大在近年来开始将研究应用领域转向了这方面，它们引领着国际上运用人工湿地技术处理污水的先进方向。人工湿地处理技术发展历史是比较短的，大概有十多年，但短短的时间对欧美国家有很大的影响，人工湿地技术在这些国家也得到了发展，他们不间断的召开相关的研讨会和不断实践。在国外，各种类型的污染废水很多都用人工湿地技术处理的，包括人们生活中的含油污水、酸性的矿山废水、农业的含油污水等。人
18、工湿地技术不仅仅用于这些，它还被用来淡化水资源，净化人们需要的饮用水，以此来自然保护环境。在欧美研究比较深，越来越多的地下潜流系统湿地（该系统中种植的湿地植物有芦苇、菖蒲、香蒲等，还有绝大多数系统为了保证潜流的正常运行，采用砾石作为湿地填料。）被广泛使用，在东欧的某些地方地下潜流系统湿地被用于对大约1000人口当量的乡村级社区进行二级污水处理，效果比较明显，被人们也广泛使用；在澳大利亚和南非等国家，人工湿地处理技术通常被用于处理各类废水。进入21世纪到现在，人工湿地技术处理含油污水成为化工业得到更多的应用，我国越来越多的人在这方面做了很多应用和研究，与之前相比较有了进一步的深入，有了不少成功的
19、实例。胜利油田桩西采油厂将天然芦苇湿地改为芦苇氧化塘，对污水进行二级处理，效果较好。还有在辽河油田某采油厂建设了另人工潜流湿地，经潜流湿地处理后，COD去除率约67.25%80.77 %，BOD去除率58.02%89.05% ，石油类达到78.00%88.45%，TN达到75.32%82.43%，该湿地在油田被认定为是一种经济有效的含油污水处理方法。当然，研究也有很多，其中周丹对油田含油污水特性进行了分析，得出人工湿地处理技术现对含油污水的净化,对复杂的油田含油污水有较强的降解能力。近年来,国外有很多利用人工湿地技术处理含油污水成功的实践，人工湿地技术处理含油污水的业主将在我国运用，开始用于油
20、田含油污水的处理中，对它净化含油污水的效果进行了简单理论分析，得出了当前人工湿地处理含油污水中存在的问题和对应的策略。陈坤对巴喀原稳厂生态田的调查研究，明确芦苇湿地系统处理油田含油污水的机理，为进一步扩大成果，搞好油田生态建设提供方案。更有研究者通过静态人工湿地模拟装置和小型人工穆尼复合垂直流人工湿地小试系统，进一步完善了含油污水处理技术理论，为人工系统的工程设计以及运行管理提供基础和实践指导，从而使生态技术得到更好地推广应用。胡舒、肖昕、贾含帅他们为了筛选出用于处理工业石油采出水的人工湿地植物，研究对象是石油采出水的主要成分，对8种在含油污水浇灌条件下生长的常见耐寒湿地植物的株高和分蘖数进行
21、了实验，得出结果是芦苇、黄菖蒲、海寿花和香蒲对含油污水具有较强的适应能力，在用于处理工业含油废水的人工湿地植物选择上，可优先考虑芦苇、黄菖蒲、海寿花和香蒲。蔡钊荣以油田含油污水为研究对象，对含油污水处理及回收技术进行了系统的研究，取得的理想的效果。总之，人工湿地处理技术处理含油污水的研究也渐渐增多并越来越深入，为我国处理工业废水方向提供了可参考的资料和借鉴。1.3含油污水的理化成分含油污水的成分是比较复杂的，它的组分在水中的形式不是单一的，且多数情况下常与其它废水相混合，更有可能发生一些物理或者化学反应。含油污水一般情况下呈现碱性，硬度较低，含铁百分量较少，但矿化度较高。通常含油污水中废油包括
22、三种形式，它们分别是分散油（油滴粒子在油污水中的直径较大，大约10微米100微米之间，在废水中就很容易被分离出来。其含量占污水中总含油量的6080%左右。）、溶解油（油滴粒子的直径大约在0.1微米10微米之间，它与水形成“O/W”水包油型乳状液，该部分不是很容易去除的，它需要反向破乳之后才能将其去除，其含量占污水中总含量的10%15%左右。)、溶解油（油滴粒子直径是小于0.1微米，在废水中分散的粒径是最小的，因此在油水中的溶解度很小，这部分油最不易从废水中分离出来，其含量占污水中总含量的0.2%0.5%左右。）三种形式存在，它们是按水中油珠分布直径来划分的。含油污水中还包括了一些常见的阴离子和
23、阳离子（常见有钙离子，镁离子，钡离子，碳酸离子，氯离子，硫酸离子等。），它们的溶解度在含油污水中是有一定范围的，每当含油污水所处的物理条件（温度、压力等）或者化学成分发生变化，这些离子都会受到影响，有时候还会产生污垢。含油污水中还有溶解的部分氧气、二氧化碳以及硫化氢等有害气体，它们可能与某些离子可生成沉淀。除此之外，油污水中也有可能含有一定的细菌，这些细菌均有可能回注设备或者腐蚀和堵塞管线，影响人工湿地的效果。其理化成分见表11油田含油污水理化成分：表11油田含油污水理化成分成分成分特点成分危害含油量含量较高容易堵塞，外排还会造成污染悬浮物颗粒小，沉降缓慢容易造成堵塞矿化度矿化度比较高腐蚀，影
24、响污水处理离子含钙离子、镁离子、钡离子等容易招乘管道结垢有机物含采油过程中的各种化学药剂、COD等有利于生物繁殖，容易腐蚀、堵塞微生物含细菌、腐生菌、还原菌等微生物容易腐蚀管线，易于堵塞第二章 人工湿地技术的概况 2.1人工湿地处理含油污水机理土壤、植物、微生物构成了一个简单的综合性生态系统，我们称它为人工湿地系统。湿地系统通过生态系统中各种生物物理化学生物反应（包括共生、物质循环和再生原理与生态系统结构与功能的协调作用），污染物在废水中良性循环的条件下，生态系统的的生产潜力被充分调动来保护环境，我们从而获得污水处理与资源化的最大效益。在人工湿地系统中，土壤中的细菌及真菌等微生物对有机物的去除
25、起很有效，除此之外，微生物还除去其中的大部分有机物，特殊的是某些污染物如重金属、硫、磷等则需要土壤和植物的各种作用。如图21所示：图21人工湿地机理图人工湿地处理技术的基本原理是实在一定长宽比及底面有坡度的泥洼地中种植特选的植物，一般选取芦苇或者蒲草。含油污水经过湿地系统的吸附、过滤、沉降和生物降解，含油污水中的CODcr、BOD5、石油类、硫化物、挥发酚等主要指标的浓度急剧降低，达到较高的处理效率。油污水可以在这个系统的填料缝隙中自由的流动或在系统表面流动，经沙石、土壤的过滤作用，植物根系的微生物活动，使水质得到净化，对污染水进行处理。在这样的一个独特的动植物生态系统中，污水由原来的多组分变
26、的单一，各种有害物质也分离出来。人工湿地处理技术对污染物的较强的生物降解能力是它的显著的特点之一，污染水中的不溶性物质通过人工湿地系统的沉淀和过滤作用，比较快的截留这些物质来供给微生物利用。人工湿地处理技术过程的不断进行，湿地系统中的微生物也不断地繁殖生长，湿地系统可以间接地对湿地系统新生的有机物进行去除。这种系统的出水效果较好，广泛适用于处理饮用水，它还可以结合景观设计，通过种植植物观赏或者改善风景区的水况，它的造价和运行费用都低于常规的污水处理技术的，该种技术已经逐渐成为提高和改善大型水体水质的有效途径，被英、美、日、韩等国广泛应用，建成了一批大小不同的人工湿地，欧洲国家也对人工湿地技术也
27、有所研究，尤其是挪威，奥地利等，在20世纪就开始实验以及应用，期间经过漫长的过程，最终得出了人工湿地合适的植被（芦苇等）。2.2人工湿地的构成与分类人工湿地系统基本构成是由填料、水生植物等共同构成的一个综合性的动植物生态系统，如图22所示，绝大多数人工湿地系统由五部分构成，图22人工湿地结构图人工湿地系统根据植物的存在状况，简单的可以分为三种形式的系统：浮水植物系统、沉水植物系统和挺水植物系统。2.4湿地植物的作用机理与选择人工湿地在处理一些城市污水污水时，选育的植物种类常用的有芦苇、菖蒲、香蒲等挺水植物。人工湿地处理技术处理含油污水，需要考虑植物的去除能力之外，还需考虑其其它特点。芦苇是良好
28、的挺水植物，其根系发达、生长率高、吸附能力强，能较好地在系统中起到脱水、固床、过滤、防堵塞等作用。另外，芦苇的耐盐性也最强。综合考虑，选择芦苇作为湿地栽种植物。由于芦苇的蒸腾作用，以及芦苇芽、根和茎生长所产生的机械力，有利于人工湿地的脱水，并防治了运行中污水的堵塞。另外，芦苇根系腐烂后会产生密集的气孔，增加滤液的流动能力。第三章 人工湿地处理含油污水技术与工艺及其应用3.1人工湿地处理含油污水技术与工艺人工湿地处置含油污水技术是有效的净化处理方法，湿地植物及其它通过组合来形成一个湿地生态系统。当含油污水流过湿地时，含油污水的污染物通过植物的吸收或者分解，使含油污水得到净化处理。 它是通过人工建
29、造和操作运行的与沼泽地类似的地面，使得污水、污水有操控有顺序的投配到经人工建造的湿地上面，污水与污水在沿某个方向过程流动中，重点利用其中介质的共同作用，使得污水、污水被处理的一种技术。人工湿地处理含油污水工艺不是很复杂，引用一个生态系统来处理污水。它的处理效率极高，其工艺被广泛的营运在污水处理中，它应运生态系统中各个物种的共生与再生循环利用原理，结构与功能相互协调的原则下处理污水的一个过程。人工湿地系统消除的污染物种类多而且范围较广泛，在进来的污水浓度较低的情形下，人工湿地消除BOD大约可达到85%95%左右的消除率，消除COD可达到80%以上的去除率。人工湿地的工艺流程种类很多，先前经常用的主要有：推流式、阶梯进水式、回流式和综合式这4种。如图31所示： 图31人工湿地工艺流程图推流式处理污水其去除率随着污染物的负荷增加而增加，植物的成活率比较稳定；阶梯式可以避免处理床前部分的堵塞，利于植物生长；综合式则可以减轻填料床符合。实际设计和实践中，人工湿地的运用都是凭靠处理规模的大小进行多级串联或附加必要的预处理、后处理设施等构成。组合方式有：单一式、并联式、串联式和综合式等。如图32所示：图32 人工湿地组合方式人工湿地系统的主要是由水-基质-植物-微生物组成的综合体系。下面将列出某油库人工湿地含油污水处理系统，主要由湿地植物（芦苇）湿地采用垂直流式，其剖面如图3-3所示：
