高压水喷射技术：入侵植物控制与生物多样性改善的革命性突破

为解决石油精炼行业高耗水及废水污染问题，研究人员开展ORW（Oil Refinery Wastewater）闭环处理技术研究，提出AGS-UF-RO（好氧颗粒污泥-超滤-反渗透）组合工艺，实现COD去除率>90%、水回用率89%，并通过LCA验证其环境可持续性，为工业水循环提供创新解决方案。

　　

石油精炼行业作为全球水资源消耗大户，每年产生相当于原油处理量160%的工业废水（ORW），其中含有油类、酚类、氨氮等复杂污染物。随着欧盟2022年石油产品产量达5.443亿吨的持续增长趋势，传统处理工艺已无法满足日益严格的环保法规和水资源循环需求。现有技术虽能达标排放，但在水回用效率、能源消耗和生态毒性控制等方面存在显著缺陷，亟需开发兼顾高效性与可持续性的新型处理方案。

针对这一挑战，研究人员通过四阶段方法论系统评估了五种ORW处理情景。研究采用非商业化的PSM（Process Simulation and Modelling）工具构建第一性原理模型，模拟包含好氧颗粒污泥反应器（Aerobic Granular Sludge, AGS）、超滤（Ultrafiltration, UF）和反渗透（Reverse Osmosis, RO）的先进处理工艺链。同时运用生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）量化环境足迹，定义六大性能指标（包括废物减量、水生态效益、水质改善等）进行多维度评价。关键技术涉及：1）AGS-SBR系统对COD和氨氮的生物降解；2）UF膜对悬浮物的截留及RO膜污染控制；3）再生RO膜对溶解盐的去除；4）基于EF 3.0方法的全流程环境影响建模。

研究结果揭示：

1. 工艺模拟与效能验证
   AGS单元展现93%的COD去除率，结合UF-RO系统实现TSS<0.55 g/m³、导电性降低99.9%。情景5（仅用AGS-UF-RO）的水回收率达89%，显著优于传统BWTP（Ballast Water Treatment Plant）工艺。

2. 环境足迹对比
   LCA显示情景5具有负环境足迹（-0.07 mPt/m³），其全球变暖潜势（GWP）较基线降低16.3%，而整合BWTP的情景2/4因化学药剂使用导致人类毒性潜势（HTPC）增加88%。

3. 综合性能评估
   情景5在六大指标中表现最优：水回用量提升81%（0.89 m³/h）、淡水替代率100%，且数字监测系统实现pH、COD等参数的实时追踪。

该研究创新性地证明：摒弃传统预处理、直接采用AGS-UF-RO三级处理可同步实现水质提升与资源循环。其意义在于：1）为工业废水"零排放"提供技术范式；2）通过再生膜技术降低RO模块废弃物；3）建立的PSM-LCA耦合模型为工艺优化提供量化工具。论文发表于《Journal of Environmental Management》，为石油精炼行业向循环经济转型提供了关键技术支撑，未来研究可进一步探索该工艺在重金属去除与长期运行稳定性方面的表现。