基于LCA的压裂返排液膜集成工艺碳足迹分析和环境影响评价

作     者：徐冰 张倩 吴欢欢 邵光艺 田淑雯 柴文明 张鸣 姚宏 XU Bing;ZHANG Qian;WU Huanhuan;SHAO Guangyi;TIAN Shuwen;CHAI Wenming;ZHANG Ming;YAO Hong

作者机构：北京交通大学环境学院智慧环境联合研究中心水中典型污染物控制与水质保障北京市重点实验室智能交通绿色低碳技术教育部工程研究中心北京100044 内蒙古理隆水务有限公司内蒙古鄂尔多斯017000 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第12期

页      面：7105-7114页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：中央高校基本科研业务费(2023JBMC025) 国家自然科学基金(22008005) 

主　　题：压裂返排液 膜 废水 环境 生命周期评价 碳足迹 

摘      要：页岩气从水力压裂开采过程中产生的压裂返排液具有污染物种类复杂、总溶解性固体和重金属浓度高等特点。我国“双碳目标的提出促使压裂返排液处理技术亟需低碳减排转型。膜分离技术作为一种节能减排关键低碳技术之一,可减少工业领域90%的能耗。本研究基于“预处理-管式超滤-纳滤-电渗析-反渗透-机械蒸汽再压缩膜集成工艺处理压裂返排液,采用全生命周期评价对其物耗、能耗、碳足迹及环境影响评价进行分析,结果表明:该集成处理工艺的碳足迹为86.7kg CO_(2)eq;对于温室效应影响类别,预处理、管式超滤膜、机械蒸汽再压缩的碳足迹贡献为90.7%,其原因是预处理阶段所投加的大量药剂以及管式超滤膜和机械蒸汽再压缩系统高频率运行所消耗的大量电能。针对温室效应指标及其他典型指标,其影响因素敏感性大小为:电力碳酸钠药剂氢氧化钠药剂,因此管式超滤膜和机械蒸汽再压缩系统的合理高效运行可节约电力损耗,保证该系统的低碳高效运行。本研究明确了预处理、管式超滤、机械蒸汽再压缩单元是压裂返排液处理工艺应重点关注的减污降碳环节。