膜蒸馏处理页岩气田采出水的研究进展

夏雨佳，孙文哲，洪珊

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

页岩气是世界上最具有发展前景的能源之一，目前我国页岩气可采资源量为21.8万亿m3，发展潜力巨大。但我国页岩气资源大多分布在人口密度较高的地区，开采过程需要的大量水资源正在成为制约产业发展的瓶颈，并且最终随页岩气回到地面的产出水盐度高，成分复杂，污染物种类多，处理难度较大。

而膜蒸馏技术(MD)是一种基于膜分离技术的新型工艺，可以截留100%的非挥发性物质，产出水质量高，由于膜蒸馏工艺受进料浓度的影响较小，在页岩气采出水等高盐废水的回收处理方面有广阔的应用前景。此外，膜蒸馏过程在常压低温条件下进行，适合利用可再生能源或低品位废热源作为驱动热源，可以有效节约页岩气采出水处理成本并减少碳排放。2017年，Tavakkoli等[1]对膜蒸馏技术处理Marcellus地区页岩气采出水进行了经济可行性研究，结果表明，膜蒸馏处理采出水的总成本为 5.70美元/m3，当膜蒸馏与废热源合用时，总成本显著降低到0.74美元/m3。本文综述了各类膜蒸馏形式在页岩气采出水处理中的应用以及适用于页岩气采出水处理的膜材料研究进展。

1 MD在页岩气采出水处理中的应用

1.1 直接接触式膜蒸馏(DCMD)

Lokare等[2]以宾夕法尼亚州天然气压气站的废气作为驱动热源，评估了天然气开采余热与DCMD结合处理页岩气采出水的效果。通过在ASPEN Plus中模拟DCMD处理页岩气采出水的过程，并进行小规模试验得出结论，以天然气压气站提供的废热驱动DCMD时，可处理该地区产出的所有的页岩气采出水，使其达标排放。……