Evaluation of Native Plant Performance in Treating Contaminated Water Using Lab-Scale Constructed Wetlands. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thesis-Final_merged_v2.pdf Restricted to Repository staff only until 12 May 2027. Download (3MB)

Arabic Abstract

يُشير مصطلح "المياه المُنتجة" في قطاع النفط والغاز، إلى المياه التي تُصاحب النفط خلال عملية الاستخراج، وهي تُشكل أحد أهم مصادر النفايات السائلة في هذا القطاع. وتتميز المياه المُنتجة بتركيب كيميائي مُعقد، حيث تتكون من مركبات عضوية وغير عضوية. وقد استُخدمت الأراضي الرطبة المُصممة، وهي طريقة معالجة صديقة للبيئة تُحاكي الأراضي الرطبة الطبيعية، على نطاق واسع لمعالجة أنواع عديدة من مياه الصرف الصحي بأقل وقت تشغيل وصيانة. وقد أثبتت الأراضي الرطبة المُصممة فعاليتها في معالجة مجموعة واسعة من الملوثات، بما في ذلك المواد الصلبة العالقة والمعادن الثقيلة والمواد العضوية. اُجريت هذه الدراسة لفحص فعالية ثلاثة أنواع نباتية سعودية، هي: الأتريبلكس الحلمي، و الأثل، والسيسوفيوم بورتولاكاستروم، في أراضٍ رطبة مُصممة على نطاق المختبر لمعالجة المياه المُنتجة صناعيًا. تم تشغيل النظام بنظامي تغذية: الدفعي والمستمر، لمدة شهرين. وتم رصد المعايير الفيزيائية والكيميائية الرئيسية، بما في ذلك الزيوت والشحوم، والطلب البيولوجي على الأكسجين، والكربون العضوي الكلي، والنيتروجين الكلي، والمعادن الثقيلة، لتقييم كفاءة المعالجة. أظهرت النتائج أن جميع الأنواع المختارة أظهرت انخفاضًا ملحوظًا في تركيزات الزيوت والشحوم، حيث وصلت كفاءة الإزالة إلى 99.28%. تفاوتت إزالة الطلب البيولوجي على الأكسجين بين الأنواع، حيث حقق السيسوفيوم أعلى كفاءة إزالة بلغت 82.26%. أظهر كل من الكربون العضوي الكلي والنيتروجين الكلي نمط إزالة متذبذبة عبر الأنواع المختبرة. بقي امتصاص المعادن الثقيلة ضئيلاً في جميع الأنواع المختارة، مما يشير إلى قدرة محدودة للغاية على إزالة المعادن الثقيلة. وفيما يتعلق بطريقة التغذية، أدت التغذية على دفعات إلى إزالة المواد العضوية بشكل أفضل من التغذية المستمرة. وبناءً على هذه النتائج، استُنتج أن نبات سيسوفيوم بورتولاكاستروم أظهر أفضل كفاءة معالجة إجمالية، ويُوصى بإجراء المزيد من البحوث. بشكل عام، أظهرت النتائج أن جميع الأنواع وطرق التغذية تؤثر على أداء المعالجة، وأكدت إمكانية استخدام الأراضي الرطبة المُصممة باستخدام أنواع نباتية محلية لمعالجة المياه المُنتجة.

English Abstract

In the oil and gas sector, "produced water" refers to the water that accompanies oil throughout the course of extraction. It constitutes one of the most substantial sources of effluent produced in the sector. PW possesses a highly complex chemical nature, with its components organized into organic and inorganic compounds. Constructed Wetlands (CWs), a green treatment method that emulates natural wetlands, have been extensively utilized for the treatment of many types of wastewaters with minimal operational and maintenance time. CWs have demonstrated high efficacy in treating a wide array of contaminants, including total suspended solids (TSS), heavy metals, and organic pollutants. This study was conducted to examine the effectiveness of three Saudi plant species, namely Atriplex halimus, Tamarix aphylla, and Sesuvium portulacastrum, in lab-scale free water surface constructed wetlands for the treatment of synthetic produced water. The system was operated under two feeding modes: batch and continuous, for a period of two months. Key physicochemical parameters, including oil and grease (O&G), biochemical oxygen demand (BOD₅), total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), and heavy metals, were monitored to assess treatment efficiency. The results showed that all selected species demonstrated a significant reduction in (O&G) concentrations, with removal efficiencies reaching up to 99.28%. BOD₅ removal varied among the species, with Sesuvium portulacastrum achieving the highest removal efficiency of 82.26%. Both TOC and TN removal exhibited fluctuating trends across the tested species. Heavy metal uptake remained minimal across all selected species, indicating a very limited capability for heavy metal removal. With respect to the feeding mode, batch feeding achieved better organic removal than continuous feeding. Based on these findings, it was concluded that the Sesuvium portulacastrum species exhibited the best overall treatment efficiency, and further research efforts are recommended. Overall, the findings demonstrated that all species and feeding modes influenced treatment performance and confirmed the potential of CWs using local plant species for treating produced water.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Civil Engineering > Water and Environmental Engineering Earth Sciences Research > Environment
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Thesis Advisor:	Bassam Al-tawabini,
Thesis Committee Members:	Husam Baalousha,
Depositing User:	RUBA ALQAHTANI (g202301290)
Date Deposited:	12 May 2026 11:15
Last Modified:	12 May 2026 11:15
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144246