頁巖氣開采過程中產生的廢水，尤其是壓裂返排液，具有成分復雜、高COD、高TDS（總溶解固體）、高硬度等特點，對環境和人類健康構成嚴重威脅。因此，頁巖氣廢水的處理是一個復雜而關鍵的過程，旨在減少環境污染、保護水資源并實現廢水的資源化利用。

1.頁巖氣開采廢水特點

成分復雜：含有多種有毒有害化學物質，如重金屬、有機物、揮發性有機化合物等。

高COD和高TDS：返排液中化學需氧量（COD）和總溶解固體（TDS）濃度高。

高硬度和難降解：含有大量難降解的有機物和高硬度物質。

2.頁巖氣開采廢水處理工藝

2.1預處理

沉淀和氣浮：去除廢水中的大顆粒懸浮物和油類。

混凝沉淀：通過添加混凝劑，使廢水中的懸浮物和膠體物質凝聚沉淀。

2.2有機物處理

高級氧化技術：如臭氧催化氧化、超聲波處理等，用于降解廢水中的有機物。

生物處理：采用微生物降解廢水中的有機物，但需注意廢水的高鹽度對微生物活性的影響。

2.3脫鹽處理

膜分離技術：如反滲透（RO）、納濾（NF）等，用于去除廢水中的溶解性固體。

蒸發結晶：通過蒸發結晶技術，將廢水中的鹽分結晶析出，實現鹽的回收和廢水的減量化。

2.4深度處理

電滲析：用于進一步去除廢水中的溶解性固體。

脫氨氮：在蒸發結晶過程中，如在堿性條件下蒸發，需增加脫氨氮裝置。

2.5資源化利用

鹽的回收：通過蒸發結晶技術，將廢水中的鹽分結晶析出，回收的鹽可作為化工原料或畜牧用鹽。

3.頁巖氣開采廢水處理工藝流程

1.緩沖沉降池：初步沉淀去除大顆粒懸浮物。

2.預處理：采用氣浮、混凝沉淀等工藝去除油類和懸浮物。

3.高級氧化：通過臭氧催化氧化等技術降解有機物。

4.軟化沉淀：去除水中的硬度成分。

5.膜分離：采用反滲透等膜技術去除溶解性固體。

6.蒸發結晶：通過MVR蒸發技術實現鹽的結晶和回收。

7.深度處理：根據需要增加電滲析、脫氨氮等裝置。

4.頁巖氣開采廢水處理技術優勢與挑戰

技術優勢：MVR蒸發技術具有較高的蒸發效率，能夠有效地減少廢水排放量，并實現資源化利用。膜分離技術則能高效去除溶解性固體，確保廢水達標排放。

技術挑戰：高鹽度和復雜的水質對處理技術提出了挑戰，尤其是對膜的抗污染性和生物處理的適應性。

5.頁巖氣開采廢水處理設備未來研究方向

有機污染物降解：研究特征有機污染物的降解機制。

耐鹽菌馴化：馴化耐鹽菌或接種嗜鹽菌，提高生物處理的效率。

降低成本：降低熱技術和膜技術的成本，增強膜的抗污染性。

通過科學治理和技術創新，頁巖氣廢水處理可以實現環境保護和資源化利用的雙重目標，為頁巖氣的可持續開采提供支持。