通过分析某地区非常规页岩气碳酸岩地层酸化压裂返排液水质,对现有国内酸化压裂返排液处理技术进行比选和方案论证,提出了“混掺沉降+Fenton氧化破胶+均质混凝+气浮+过滤”五步水处理工艺。通过现场处理效果验证,出水水质指标分别为pH值6~9,含油量≤5 mg/L,悬浮物≤15 mg/L,平均腐蚀率≤0.06 mm/a,各项指标稳定均满足油气田回注水标准要求(Q/SY TZ 0466—2016《生产回注水质指标》中碳酸盐岩回注水质主要控制指标和SY/T 5329—2022《碎屑岩油藏注水水质指标技术要求及分析方法》中储层空气渗透率≥2.0的V级水质标准),污泥产生量由3.9%降低至1.8%,为非常规页岩气开发酸化压裂返排液回注处理提供参考。