随着全球经济的发展,世界各国对石油、煤、天然气的需求量越来越大,为了缓解我国天然气供需矛盾,页岩气等非常规能源资源逐渐进入人们的视野。页岩油气在开采过程中往往会采取各种作业措施,如钻井、压裂、酸洗等,其中排放出的酸化压裂废水则是石油天然气企业主要污染源。经过压裂产生的废液含有大量的化学物质,如表面活性剂、胍胶、粘土稳定剂、分散剂等,易给周边生态环境造成危害,必须进行相关处理后才可重复使用或排放。本文针对压裂返排液废水水质特点,对废水采用混凝沉淀或电絮凝-混凝沉淀处理,以去除废水中的悬浮物和胶体,降低废水的色度、浊度,并通过化学氧化处理,降低废水的化学需氧量(COD),达到企业重复利用的标准。处理后的废水可通过超声波协同臭氧催化氧化,该过程中产生的羟基自由基(·OH)通过氧化作用可进一步降低废水的COD,从而达到国家排放标准。论文中系统考察了下列因素对废水处理效果的影响:(1)混凝沉淀中混凝剂的选择、混凝剂使用量、反应时间、初始pH值等;(2)电絮凝实验中电极板的选择、外加电压、反应时间、初始pH值等;(3)氧化实验中氧化剂的选择、氧化剂用量、反应时间、初始pH值等;(4)超声波协同臭氧催化氧化中反应时间、臭氧发生器电流、臭氧流量等。研究结果表明,在混凝沉淀实验中,所选用的6种混凝剂的对废水中COD的去除均有良好的处理效果,其去除率均可达80%以上,污泥沉降比约20-25%,混凝剂用量在2500mg/L以下;电絮凝处理过程中,COD去除率高达85%以上;在化学氧化实验中,选择次氯酸钙为氧化剂,经电絮凝或化学混凝沉淀处理后的废水COD可降至100 mg/L左右,次氯酸钙用量为0.2%,COD单程去除率达50%;超声波协同臭氧催化氧化处理过程的最佳工艺条件为:pH为7~10,臭氧电流为1A,反应时间为30min。在此基础上,制定出两种合适的压裂返排液废水的实际处理工艺方案,处理效果完全达到企业委托方的标准,并成功实现工业化运行。