近日,东北石油大学本科生团队凭借“光赋三能,曜浊蕴氢——太阳能驱动含油污水净化-制氢协同技术”项目,在含油污水处理领域取得突破性创新成果。项目由唐强智带领团队开展研发,针对当前含油污水处理工艺存在的能耗偏高、处理周期长、化学药剂投加易造成二次污染等痛点,研发出太阳能驱动三场耦合含油污水处理装置,形成一体化污水净化技术方案。目前,团队已发表北大核心期刊论文1篇、在投1篇;获实用新型专利授权2项、受理2项,并且荣获2025中国国际大学生创新大赛国家级铜奖,第十八届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛国家三等奖等二十余项国省校级荣誉。
“我们自主研发的关键技术在于光‑电‑热三场耦合模式,可实现太阳能全光谱高效利用,无需外部能源与化学药剂,即可将油类污染物氧化降解,同步高效制取氢能。初始浓度500mg/L的油田污水经2小时处理,COD去除率达86.47%,含油量去除率达90.23%。”唐强智介绍。该团队研发的太阳能光-热-电三场耦合污水处理技术,成功破解油田高乳化、高粘度、高含油污水难处理的行业瓶颈,为油田污水处理与生态环境保护提供绿色高效的全新解决方案。
我国油田开采已进入中高含水阶段,三次采油技术广泛应用使含油污水排放量持续增长,且污水成分复杂、可降解性差。传统处理方式存在成本高、易产生二次污染、能耗大等弊端,污水处理已成为油田绿色发展的关键制约因素。在国家大力推进生态文明建设、强调污水处理减污降碳协同增效的背景下,东北石油大学唐强智团队聚焦行业痛点,依托学校化学化工、环境工程等学科优势,开展太阳能耦合含油污水处理技术攻关。
项目核心创新在于将太阳能STEP过程与电化学氧化技术深度融合,构建光‑热‑电三场耦合污水处理体系。团队创新利用太阳能光电、光热效应与电化学效应协同作用,通过TiO2纳米管光电极调控光场与电场,引入太阳光中能量最高的紫外波段,实现太阳能全光谱高效利用,使净化过程以太阳能为唯一能源,无需外部能量输入。在三场协同引发的光催化氧化、热效应、电氧化、电场效应、气浮效应五重作用下,油田含油污水中的有机污染物可被彻底矿化为二氧化碳和水。对初始浓度500mg/L的油田污水,反应2小时即可实现COD去除率86.47%、含油量去除率90.23%,真正做到高效、绿色、无二次污染。
历经多年研发与迭代,团队已完成三代装置优化升级:从初代室外实验装置,到二代一体化节能环保装置,再到三代集采热采光、污水浓缩、电解降解、气体回收于一体的工业化装置,产品性能持续提升,具备一体化操作、低能耗、高适应性、长时储能续航等优势。三代装置储能单元可在无光照条件下保证设备连续运行48小时以上,满足工业实际应用需求。目前,项目已授权《一种节能环保油田污水处理装置》和《一种基于太阳能光热电三场耦合处理含油废水的装置》2项国家实用新型专利,已受理1项实用新型专利《一种太阳能驱动三场耦合含油污水处理实验装置》和1项发明专利《一种具有高抗电力波动性能的铁钴铝硫化物析氢催化剂及其制备方法和应用》。
技术落地与产业化推进方面,团队已与大庆创铭石油科技有限公司、诸城鑫科环保科技有限公司达成合作,完成产品工业化应用测试,签署购销及代加工协议,首套装置已投入实际使用,单次处理量达30m³。按工业化规模测算,预计年处理污水量可达7.3亿吨,年节电创效2.3亿元、节水创效19.65亿元,节能减排效益显著。该技术不仅适用于油田含油污水处理,还可拓展至航空航天、国防设施、生活污水等领域的含油废水净化,应用前景广阔。
为加快市场化进程,团队计划成立源禾净水技术有限公司,总部落户黑龙江省大庆市,初期以北方油田市场为核心,逐步辐射全国。公司采用“产品+服务”商业模式,以直销为主拓展市场,依托成本与技术优势提升市场竞争力。团队制定清晰发展战略:2026—2027年为小型油田提供污水处理装置,积累客户资源;2028—2030年聚焦大型油田需求,打造行业品牌;2031年后深耕技术研发与创新应用,力争成为含油污水处理领域的技术引领者。财务预测显示,公司初始投资300万元,预计第五年净利润可达848万元,具备良好盈利潜力与发展前景。
项目研发与落地,既展现东北石油大学产学研深度融合、强化大学生创新实践能力的育人成果,也在含油污水处理领域实现关键技术突破,推动太阳能清洁能源在环保领域的深度应用。项目兼具显著环境效益、经济效益与社会效益,有效破解油田污水处理难题,助力石油行业绿色低碳发展,同时可带动相关产业就业,预计直接提供就业岗位20余个,间接创造就业机会100余个。
未来,团队将继续深耕含油污水处理技术优化与升级,持续推进产品市场化、产业化进程,不断拓展技术应用场景,以科技创新为引擎,践行绿色发展理念,为我国生态文明建设与污水处理行业减污降碳协同增效贡献东油学子的智慧与力量。

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