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页岩气是低碳、清洁的新兴能源,同时页岩气勘探开发能够优化能源结构、缓解减排压力、保障能源供应、提高能源利用效率,但是页岩气开采过程需耗费大量水资源、产生大量的页岩气压裂返排废水。页岩气压裂返排废液含有高浓度盐分、难降解有机物、氨氮、大量细菌、金属元素以及多种化学添加剂,若没有得到及时的处置,将对周边环境产生极其恶劣的影响。通过将臭氧氧化技术和PTFE微滤膜反应器耦合,建立了循环再生及去污的一体化装置——臭氧催化膜反应器。通过投加聚合氯化铝（PAC）对页岩气压裂返排废液进行预处理,然后利用臭氧杀灭页岩气压裂返排废液中的硫酸根还原菌（SRB细菌）、腐生菌（TGB细菌）和铁细菌（FB细菌）,同时分解高分子有机物和降低氨氮,最后通过PTFE微滤膜进一步降低了返排水的COD和盐度（SAL）,并在一定程度上降低了Ca2+、Mg2+。研究结果表明:（1）该装置的最佳运行条件为:（1）混凝沉淀单元PAC的最佳投加量为400mg/L;（2）臭氧氧化单元臭氧投加量为3g/h时,臭氧氧化单元的停留时间为20min;（3）使用孔径小的PTFE微滤膜可以提高处理效果;（2）臭氧催化膜反应器可有效去除压裂返排液的COD、SS、SAL,其去除率分别为66.99%、99.2%和21.11%;（3）臭氧催化膜反应器可以有效去除返排液中的SRB细菌、TGB细菌和FB细菌,使其含量均低于检出限;（4）平均孔径为0.45μm和0.80μm的PTFE微滤膜对含油量的去除率可以达到92.41%和82.40%;（5）臭氧催化膜反应器的微滤膜过滤单元可以有效降低页岩气压裂返排废水的SAL、Ca2+和Mg2+,其去除率分别为21.11%、32.24%和31.53%,臭氧氧化单元可以有效降低页岩气压裂返排废水的氨氮,去除率达到22.47%;（6）通过GC-MS分析得出臭氧可以使不饱和的有机分子断裂,降低高分子有机物的分子量,从而降低了页岩气压裂返排废液的毒性,改善其可生化性能;（7）串联PTFE微滤膜可以有效提高装置的净水效果,却会缩短装置的运行周期;（8）臭氧催化膜反应器可以有效降低返排废水的恶臭;（9）受到污染的PTFE微滤膜采用水力冲洗后,再用400mg/L的次氯酸钠进行反冲洗,膜通量可以恢复近100%,清洗效果良好。