頁巖氣壓裂返排液水量大、水質復雜，對生態環境具有較大危害，其高！效處理與處置技術是制約頁巖氣規模化開發的關鍵瓶頸之一。頁巖氣作為一種賦存于富有機質頁巖層中的非常規天然氣，隨著開采技術的不斷進步，已成為全球天然氣供應增長的重要推動力。由于頁巖氣儲層具有低孔隙度和低滲透率的特點，水力壓裂成為提高采收率的必要手段。該過程中注入地層的壓裂液在不同階段會部分返排至地面，形成壓裂返排液和產出水，統稱為采出水。

當前，全球頁巖氣資源儲量豐富，美國、中國、阿根廷和加拿大等國家已實現頁巖氣的商業化開發。頁巖氣具備開采壽命長、生產周期久、清潔高！效及污染較低等優勢，開發潛力巨大。然而，頁巖氣儲層地質條件復雜，孔隙度和滲透率極低，開發難度遠超常規油氣資源，必須依靠特殊技術手段才能實現經濟有效的開采。壓裂技術是提升頁巖氣產能的關鍵途徑，對保障頁巖氣項目經濟可行性具有重要作用。

1 壓裂返排液的特點

在頁巖氣水力壓裂過程中，為確保施工順利進行，通常會在壓裂液中添加多種高分子聚合物及化學添加劑，如稠化劑、支撐劑、穩定劑等。據統計，僅2005年至2009年間，就有約750種化學試劑被用于壓裂液配制，其中既包括無~毒組分，也涵蓋多種有毒物質，涉及29個類別。這些添加劑使得返排液呈現高化學需氧量（COD）、高穩定性和高粘度的特征。此外，返排液中還含有泥沙、油類、硫化亞鐵等懸浮物（SS）以及大量溶解性總固體（TDS）。TDS主要來源于地層水及巖層中礦物質，以Na?、Cl?為主，部分地區還可能溶出重金屬和放射性元素，如鋇、鍶等。

2 頁巖氣壓裂返排液無害化處理技術

2.1 水平井分段壓裂技術

水平井分段壓裂技術融合了水平鉆井與分段壓裂兩項關鍵技術，適用于頁巖氣的有效開采。水平井增大了井筒與儲層的接觸面積，提高了裂縫相遇幾率，特別適用于低滲透率頁巖氣藏。此外，該技術地面占地小，有利于擴大開采范圍。分段壓裂通過在水平井筒中設置分割器逐段實施壓裂，形成多級裂縫系統，通常包括前置液注入、中濃度支撐劑壓裂液注入和高濃度支撐劑壓裂液注入三個階段，以有效釋放頁巖氣。

2.2 同步壓裂技術

同步壓裂技術通過多套壓裂設備同時對多口井進行作業，優化設備移動路徑，增強水力裂縫網絡的密度和覆蓋范圍。該技術通過改變裂縫壁周圍的應力場，促使裂縫轉向擴展，進而提高儲層改造效果。裂縫可能向內延伸連通，增強裂縫網絡密度，或向外擴展增大控制儲量，從而實現增產目標。

2.3 高！效氧化技術

壓裂返排液中的有機物若未有效去除，將對后續膜處理和MVR蒸發等脫鹽單元造成不利影響，并可能影響出水水質與結晶鹽品質。高鹽環境和復雜水質限制了常規生物法、Fenton法及臭氧氧化等工藝的效果。例如，鹽分超過10000 mg/L時易導致微生物失活；Fenton法易受Cl?、Br?等離子干擾；臭氧氧化也因Br?等消耗氧化劑而效率受限。因此，研發適用于高鹽復雜水質的高！效氧化工藝是當前返排液處理的重點研究方向。

2.4 芬頓氧化技術

芬頓氧化法在酸性條件下（pH 3–5）利用Fe2?與H?O?反應生成羥基自由基（·OH），降解有機污染物。其處理效果受pH、溫度、有機物濃度及藥劑投加比例等因素影響。盡管該技術設備簡單、應用廣泛，但仍存在反應效率不高、污泥產量大等問題。

2.5 撬裝模塊化MVR蒸發器技術

在處理高鹽壓裂返排液方面，廣東環美撬裝模塊化機械蒸汽再壓縮（MVR）蒸發器展現出顯著的技術優勢。該設備采用一體化/模塊化、可移動式設計，適合在場地受限的頁巖氣開采區域靈活部署。MVR技術通過電能驅動蒸汽壓縮，回收二次蒸汽潛熱，實現高！效蒸發濃縮，能耗遠低于多效蒸發系統。在處理壓裂返排液時，MVR蒸發器能有效去除溶解性鹽分和部分有機物，凈化水可回用或達標排放，濃縮液則可進一步資源化或妥善處置，具有良好的環境與經濟效益。

在缺乏回用條件或回注經濟性較差時，頁巖氣壓裂返排液的處理與外排成為現實選擇。我國在借鑒國外經驗基礎上，已逐步形成“混凝沉降—軟化—氧化—脫鹽”為主的模塊化集成工藝路線。未來應聚焦高鹽、高有機物、水質波動大等核心問題，持續開展技術優化與創新，重點研發低能耗脫鹽技術、高鹽復雜廢水高！效氧化工藝、水質響應型調控方法，以及基于環境風險的智能決策管理系統。在管理層面，應強化對返排液中特征污染物的識別與評估，結合其環境行為、毒理效應及受納水體容量，科學制定排放標準，推動頁巖氣產業綠色、可持續發展。