压裂返排液是页岩气开采过程中产生的一类特殊工业废水。压裂返排液具有粘度高、COD浓度高、排量大、可生化性差等特点,如不妥善处理会对环境造成极大的危害。国内常采用的处理方法主要有微电解法、芬顿氧化法、臭氧氧化法、电絮凝法等,存在处理成本较高、处理工艺现场难以实施、存在二次污染等问题,因此需对现有处理技术进行提高和改善。论文以页岩气压裂返排液为研究对象,对其进行水质分析,拟开发一种清洁、高效的联合处理工艺,氧化破胶-电芬顿法氧化-絮凝的处理工艺,即选用化学氧化降低废水粘度,针对废水高COD特点并避免二次污染采用电芬顿氧化法深度氧化,最后采用对壳聚糖改性所制备的磁性絮凝剂进行絮凝。主要研究结果包括:(1)选取过硫酸铵、过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠四种强氧化剂进行氧化实验对比。结果表明次氯酸钠对压裂返排液的处理效果最好。对以次氯酸钠为氧化剂时的操作条件进行正交试验,得到的最佳使用条件为:初始pH为5,使用量为2.0g/L,反应时间90min。在此条件下,粘度降至1.13 mPa·s,COD浓度降至2982mg/L,去除率达到29%。(2)采用电芬顿法对氧化破胶后的压裂返排液进行深度氧化处理。该技术不用额外添加药剂,以铁板为阳极氧化生成Fe2+,以石墨毡为阴极,通过曝气在阴极原位生成H2O2。论文开展电芬顿与电氧化的性能对比实验研究,进行了电芬顿反应的条件优化,得到最佳实验条件为:电流密度为40mA/cm2,极板间距为1.0cm,反应时间为50min。在此操作条件下COD浓度降至527mg/L,去除率达到82.3%。(3)通过对壳聚糖改性制备了一种用量少、浊度去除率高、沉降快的绿色磁性絮凝剂:Fe3O4-CMC-PDMC,对电芬顿处理后的压裂返排液进行絮凝处理。对生物材料壳聚糖羧甲基化增加其水溶性,利用磁性四氧化三铁易于从水中分离的优势合成磁性羧甲基壳聚糖,后接枝季铵盐DMC增加其分子量和正电性,最终得到具有磁性的阳离子型絮凝剂,对其进行基本性质分析与结构表征。由浊度去除效果为评价指标,考察各因素对絮凝效果的影响。采用响应面分析法获得了絮凝的最佳操作条件,即接枝率为234%的絮凝剂,使用剂量为5.8mg/L,搅拌速度为103rpm。在最佳操作条件下出水浊度为2NUT,COD浓度降至225mg/L。(4)经本论文提出的联合工艺处理压裂返排液后的COD浓度由4200mg/L降至225mg/L,COD去除率达到94.6%。并基于以上结果对实验室条件下的工艺运行成本进行了估算,每吨废水的处理成本约为25.3元。论文提出的联合处理工艺需要的设备简单,无二次污染,为页岩气田的压裂返排液的工业化处理提供了技术支撑。