近年來，隨著經濟的高速發展，國內企業對化工產品的需求越來越大。石化倉儲企業主要為客戶提供液體化學品的倉儲綜合服務，庫區的污水來源主要是工業廢水(如儲罐清洗廢水、罐區地面沖洗廢水、卸船洗船艙水、吹掃管線水等)、生活污水及初期雨水。如何控制和治理化工廢水，也是石化企業面臨的重要課題。傳統的污水處理工藝是在污水站中進行物理沉降及生化氧化處理后達標排放。但受技術限制，原廢水經處理后，水體中仍含有一定濃度的有機污染物，隨著政府環保監管部門排放標準的提高，企業也亟需對廠區內污水排放進行提標改造，進一步提高排放標準。人工濕地技術是近年發展比較迅猛的污水處理熱點技術，國內已有許多研究，但大部分都集中在河道整治、城鎮生活污水、農業面源污染、畜禽養殖廢水、普通工業廢水等方面，缺少對石油化工廢水的應用研究。本文“東莞三江”為試驗范點，本著精益求精的研究精神，對庫區內排放的污水提標改造，將處理后的排放出水提標至地表水Ⅳ類標準，為人工濕地技術在石化倉儲行業應用提供借鑒及示范作用。
1、實驗設計
1.1 人工濕地技術原理
人工濕地法處理污水是一種經濟型、節能型、模擬和強化自然濕地功能的污水處理技術。它由水生植物-微生物-基質三大核心部分組成，其凈化機理獨特且復雜，通過將污水有控制地投配到基質-植物系統中，充分接觸，經過一定的流動方式，不溶性有機物經過沉淀、過濾等物理性截留沉淀作用后，與可溶性有機物一起被生物膜吸附、吸收及生物代謝從而實現降解去除。污水中的氮是植物和微生物代謝所需營養成分，可被直接吸收，此外氮還在微生物的氨化、硝化、反硝化以及厭氧氨氧化作用中轉化成NOx、N2，從系統中逸出;污水中的磷可以被植物和微生物代謝利用，也可以通過基質的吸附共沉淀作用從而脫離污水。
1.2 人工濕地的選型
通常人工濕地生態按水流方式可分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。表面流人工濕地是指污水在基質層表面以上，從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。該方式是污水水流經由濕地表面流經植物，并從地表出流，水位較淺，污水中的污染物主要通過植物根系的攔截、吸收、吸附及分解作用以凈化水體，整個系統雖然操作簡單、運行費用低，但對水體中的污染物處理效率低。
水平潛流人工濕地是指污水在基質層表面以下，從濕地一端進入，沿水平方向在基質及根系間隙緩慢流動并由濕地另一端流出。此方式是通過在填料床上方栽種根系發達的濕生型植物，污水以水平潛流方式經格柵池、預處理后進入濕地床，在基質、植物及表層土的共同作用下，提高對污染物的去除率(特別是對COD、BOD的去除效果)，處理效率較高。垂直潛流人工濕地是污水垂直通過池體中基質層的人工濕地，最終出水經由底部的集水管收集而排出。該系統能產生較好的硝化作用，但對處理污水中有機物的能力不足，同時存在著系統控制相對復雜等問題。
由于東莞三江儲存的液體化學品含有機元素較多，且工業廢水占比大(約75%)，根據廢水特點及不同人工濕地的類型，本實驗選取水平潛流人工濕地系統，并劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三段不同的濕地處理系統，提高對污水中污染物的去除效果，讓水質得到凈化。
1.3 人工濕地的基質材料
基質是人工濕地的重要組成部分，是形成濕地床體的主要元素，基質不僅能夠通過過濾和吸附作用直接去除水中的污染物，還能為植物和微生物的生長提供必須的介質，促進對污染物的吸收降解，基質材料間的孔隙為植物提供充足的氧量，避免植物在水環境中爛根，間接提高人工濕地的處理效果。礫石、沸石、火山巖等多種物質均被用作濕地填料來強化濕地的除污效果。
為了在改善水質上取得最好效果，考慮到材質來源和盡量不引入新的消耗，根據Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三段不同的濕地處理系統，Ⅰ和Ⅱ濕地系統將采用覆土土壤層、礫石層等基質層，其粒徑大、水力條件好、吸附能力較強的特點，可增大系統的抗負荷能力，同時增大填料的比表面積，提高對污染物的去除率;Ⅲ濕地系統從上至下分別選用了泥土、改性蛭石、火山巖填充材料，選用的粒徑范圍在8~16mm之間，并分別按厚度為0.3m、0.3m、0.4m平整分布，材質的粒徑小，減慢水流速度，提高出水水質效果和穩定性。
1.4 人工濕地的植物
濕地植物是種植在人工濕地中，具有一定的耐污能力和污染物去除功能，同時具有一定景觀效果的植物，其主要作用是吸附/吸收富集污染物、輸送氧氣給好氧微生物、加強和維持水力傳輸。主要有挺水植物、浮葉植物、沉水植物和浮游植物四大類。
本實驗選用了多種挺水植物和浮水植物，增加系統濕地植物的多樣性并具有景觀效果，包括水浮蓮、梭魚草、千屈菜、風車草、菖蒲、再力花等植物。水平潛流人工濕地系統將植物種植在土壤上，種植密度根據實際情況調整(挺水植物的種植密度宜為9~25株/m2)。
1.5 同步高級氧化生化技術
同步高級氧化生化技術帶有生物反應塔和溶氣泵，利用集高級氧化、超聲分解和微生物分解于一體的技術，使難以生化分解的大分子污染物轉化為小分子物質，從而被填料上的微生物及漂浮植物吸收分解。本實驗分別在Ⅰ和Ⅱ濕地系統中各放置一臺同步高級氧化生化設備，通過向水中充氧(溶解氧量為2mg/L)，使污水與填料充分接觸，在設備的作用下使部分污水瞬間蒸發形成小氣泡后又瞬間破滅產生的局部高溫使難分解污染物迅速分解，進而達到消除部分CODCr和分解大分子有機物為小分子有機物的作用；同時利于微生物繁殖與降解作用，提高對水中污染物的去除率。
1.6 工藝流程圖
根據上文所述，本實驗方案的處理工藝流程示意圖如圖1所示，即原廢水經由配水裝置保證均勻布水，使污水水平分別流經Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段濕地床，Ⅰ和Ⅱ段進口處各放置一部水力空化曝氣裝置，通過向水中充氧，使污水與填料充分接觸；Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段分別種以水浮蓮、梭魚草、千屈菜、風車草、菖蒲、再力花等植物，分段配以基質材料，經人工濕地系統處理后，對達到《地表水環境質量標準》Ⅳ類的出水水體可進行排放或用于綠化灌溉等用途。
2、實驗分析
由于污水量的接觸時間與處理效果息息相關，本實驗采用污水處理量逐漸遞增方式，水處理量由0.5m3/h逐漸增加至0.6m3/h、0.7m3/h和0.8m3/h，連續測量一個月的進水及出水的各項指標，研究分析處理系統在不同處理量時對污染物的去除效果，分別作圖如圖2到5。
由圖2到5可見，水處理量由0.5m3/h逐漸提升至0.8m3/h時，系統CODCr進水濃度在41.4~345.6mg/L范圍，平均進水濃度160.9mg/L。污水經工藝處理后，CODCr出水濃度在27.1~120.1mg/L范圍，平均出水濃度51.7mg/L。企業二級處理出水經本項目工藝處理后，CODCr平均出水濃度可達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB4426-2001)一級標準第二時段要求，整體的平均去除率可達63.4%。
圖2到5的平均去除率分別為64.1%、69.5%、61.7%、58.3%，由此可見，當水處理量為0.6m3/h時，系統對CODCr的去除效果最佳，系統CODCr平均進水和出水濃度分別為189.5mg/L和57.6mg/L，平均去除率為69.5%。當水處理量較低或者較高時，系統對CODCr的去除效果逐漸降低。由圖5所示，當進水CODCr濃度在100mg/L附近(或低于100mg/L)時，處理出水均達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)之Ⅳ類指標要求，可循環利用。
3、結論
本文采用人工濕地技術進一步治理石化庫區原污水，研究了人工濕地技術的凈化原理，并通過人工濕地的選型、基質材料、濕地植物搭配以及同步高級氧化生化的組合技術，設計出符合石化倉儲庫區內的污水再凈化工藝流程;重點研究了生產環境下，不同處理量時對污染物的去除效果。實驗結果表明：人工濕地污水處理系統可有效去除和降解化工污水中的有機物，當100mg/L<進水CODCr濃度<350mg/L時，CODCr平均出水濃度可達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB4426-2001)一級標準第二時段要求，整體的平均去除率可達63.4%;當進水CODCr約100mg/L時，廢水排放可達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)之Ⅳ類指標要求，即CODCr30mg/L、氨氮1.5mg/L、BOD6mg/L、TP0.3mg/L。人工濕地技術處理污水在化工倉儲行業還是首次運用，技術效果達到行業內領先水平。(來源：東莞三江港口儲罐有限公司)
