基于生命周期分析的页岩气开采废水治理方案的综合评价

摘要

页岩气作为一种新型的非常规天然气能源，在世界范围内的迅速崛起改变了全球能源格局，在稳定世界能源供应和经济发展方面发挥了重要的作用。作为开发页岩气的主要技术，水力压裂在实现页岩气增产的同时对环境存在极大的不良影响，尤其是伴随页岩气开采的返排废水和采出废水，由于其成分复杂、处理困难，已经成为阻碍页岩气开采的主要因素。虽然国内外陆续研发出不同的页岩气开采废水处理和处置技术方案，然而我国有关页岩气开采废水治理方案的评价往往集中于处理技术优缺点的衡量，尤其是对处理技术的技术性参数、经济投入的分析等，考虑其环境影响很少。因此，本文的目的是基于生命周期分析发展一种页岩气开采废水治理方案的评价方法，从环境影响、经济影响和技术性能三个方面综合优选方案。
　　通过文献和实地调研等方式对我国和美国的页岩气开采废水处理和处置技术方案进行了梳理，利用清单分析工具从环境影响、经济影响和技术性能三个方面对方案进行分析；选取13项评价指标构建了一套综合评价指标体系，借鉴综合指数法建立了页岩气开采废水治理方案综合效益的评价模型；采用层次分析法，通过问卷调查的途径确定评价指标的权重。评价指标的权重结果显示，环境要素对治理方案综合效益的影响最大，其次为经济要素，技术性能对综合效益的影响最小。
　　为验证评价模型的可操作性，本文以调研区块的三种不同页岩气开采废水治理方案为研究对象进行实例分析。通过计算方案A、方案B、方案C的环境影响评价值，分别为0.363，0.301，0.065，得出三种治理方案对环境影响的贡献有所差异。同时，应用综合效益评价模型计算出各治理方案的综合得分，其中，方案A得分为0.849，方案B得分为0.509，方案C得分为0.212。根据计算结果和不同指标的实测值，在对三种方案的优缺点进行分析的基础上，为调研区块的页岩气开采废水治理提出了建议：优先考虑方案A作为该区块的废水治理方案，当现场处置无法满足处理量或出水水质需求时，可优先考虑采用方案B。
　　综合评价方法包含了页岩气开采废水治理的全过程，采用了层次分析法和综合指数法，为页岩气开采企业决策者及环境保护相关部门提供了一个选择、评价页岩气开采废水治理方案的思路和方法，通过改变评价模型的参数，方法可应用于评价不同的页岩气开采废水治理方案。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

2 页岩气开采废水治理方案的评价方法

2.1 评价方法

2.2 开采废水治理方案清单分析

2.3 小结

3 页岩气开采废水治理方案评价模型的构建

3.1 构建评价指标体系

3.2 评价模型的构建

3.3 小结

4 页岩气开采废水治理方案综合评价的实例应用

4.1 方案A—就地处理后回用

4.2 方案B—集中处理后回用

4.3 方案C—集中处理后外排

4.4 页岩气开采废水治理方案的综合效益评价

4.5 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.1 展望

致谢

参考文献

附录

A．作者攻读硕士学位期间发表的论文

B．作者攻读硕士学位期间参研的课题