炼油工业废水闭环处理技术：基于AGS-UF-RO系统的可持续水回用方案

为解决炼油工业高耗水与废水污染问题，研究人员通过构建AGS(好氧颗粒污泥)-UF(超滤)-RO(反渗透)组合工艺，模拟评估五种废水处理方案。结果表明，仅采用中试规模处理(方案5)可实现89%水回用率，COD去除率达95.8%，环境足迹降低104.9%，为炼油行业闭环水系统提供最优解。

　　

全球炼油工业每年消耗淡水量高达原油加工量的160%，产生的含油废水(ORW)含有COD、氨氮、酚类等复杂污染物，传统处理工艺难以满足回用需求。随着欧盟2022年5.44亿吨石油产品产量持续增长，开发高效闭环水处理系统成为行业可持续发展的关键挑战。

研究人员针对某百万吨级炼油厂现有斜板分离-混凝气浮(BWTP)系统进行升级，创新性提出基于好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge, AGS)耦合膜技术的解决方案。通过构建四种改进方案与传统工艺对比，发现仅采用中试规模AGS-UF-RO系统(方案5)时，不仅满足90%时间达标排放，更实现冷却水/消防水回用，相关成果发表于《Journal of Environmental Management》。

研究采用四阶段方法：1)文献计量分析筛选2015-2025年Scopus数据库案例；2)非商业工艺模拟工具(PSM)建立AGS、UF、RO的一阶原理模型；3)生命周期评价(LCA)采用EF 3.0方法量化16类环境影响；4)定义废水减量、水生态等6项性能指标。关键样本来自工业伙伴提供的Stream 1(雨水/反洗水)和Stream 2(压载水/热洗水)混合废水。

工艺模拟与仿真

AGS反应器(3.22 m³)在有机负荷8 kg/m³/d时实现93% COD去除，UF膜对TOC、TSS截留率分别达60%和59.8%，RO模块使电导率降低99.9%。方案5处理出水COD 41.03 g/m³、氨氮15.83 g/m³，优于传统工艺(方案1)的287 g/m³和2.5 g/m³。

生命周期评价

方案5环境足迹为-0.07 mPt(毫生态点)，较基线方案(1.40 mPt)实现碳足迹降低16.3%，资源消耗(ADPM)归零。而整合BWTP的方案2/4因化学品(1300 g/m³ Na₂CO₃)和能耗(0.77 kWh/m³)导致足迹增加37.4%。

综合性能评估

方案5在关键指标表现突出：水回用率(Water-Eco)达0.89 m³/h，废水排放减少19%；数字孪生系统部署pH/COD在线传感器；出水满足冷却水(COD<15 g/m³)、消防水(油<3 g/m³)标准。

该研究证实AGS-UF-RO系统在炼油废水处理中的三重优势：1)突破性将好氧颗粒污泥技术应用于高酚废水，克服传统活性污泥沉降性差的问题；2)UF-RO组合解决膜污染与脱盐难题，电导率从13100 μS/cm降至0.06 μS/cm；3)环境-经济协同效益显著，每立方米处理水可节约7000 m³/年淡水资源。未来需重点研究膜组件规模化再生技术，并与工业物联网(IIoT)平台深度整合，推动炼油行业向"零液体排放"目标迈进。