基于创新膜分离技术的超咸产出水处理与回用方案的关键评估

《npj Clean Water》：Critical evaluation of hypersaline produced water treatment and reuse using innovative membrane-based desalination technologies

　　

摘要

石油和天然气开采过程中产生的产出水含有复杂的盐类、金属、烃类以及放射性核素，这些物质给水的处理与再利用带来了挑战。本研究在二叠纪盆地评估了三种中试规模的多级膜处理系统的水质及处理效果，这些系统采用了不同的纳滤和反渗透组合。共检测了470种分析物，其中原水中检出105种，渗透水中检出70种，而经过处理的脱盐水中则检出43种。尽管进水盐度在26.1–116?g/L之间变化，但这些系统仍能去除约99%的盐分、56.3-99.4%（平均为91.6%）的总有机碳，以及95–99.9%的放射性核素。多价离子和过渡金属的膜截留效果最佳，而一价卤素以及低分子量的中性含氧化合物的去除效果则差异较大。进一步处理后，渗透水中的残留盐分、有机物、氨、硼以及放射性风险都得到了降低，从而满足了各类应用所需的水质标准。研究还探讨了高盐度产出水中无机物和有机物的膜截留机制，并建立了一套基于替代参数和指示物质的分层监测体系，以辅助工艺控制、处理效果评估以及风险分析。总体而言，这项研究填补了关于膜处理产出水在实地应用中的关键知识空白，为处理方案设计、监测策略制定以及水的再利用提供了科学依据。