页岩气是重要的非常规天然气资源,开采过程不可避免产生大量采出废水,有机物降解难、残留时间长和含盐高,直接回注地下或者就地排放会对生态环境造成严重影响,页岩气开采过程采出水的资源化利用与达标排放是页岩气开发利用的瓶颈。采用电芬顿技术对页岩气采出水中有机物进行降解,提高废水可生化性,为后续达标处理提供技术支撑,从而促进页岩气资源的可持续发展。课题在四川宜宾、遂宁、长宁等页岩气采出水现场、开展了多批次采样工作,选取具有典型性的水样开展水质常规分析和进行有机物鉴别工作。结果表明,页岩气采出水多呈酸性,体系阳离子主要是钠离子和少量钙镁等二价离子,阴离子主要是氯离子,BOD5/CODcr的值小于0.3,属于难生物降解高盐废水。通过有机物鉴别发现页岩气采出水中主要有机污染物为烷烃类、酸酯类、醇类、酚类、胺和喹啉类化合物等。其中较难降解的有机物有芳香族化合物和硅氧族化合物。通过多种类芬顿法处理页岩气采出水中有机物初步探索及综合效能分析比较,优选了电芬顿法降解有机污染物。通过二维电芬顿处理页岩气采出水工艺优化,确定二维电芬顿法的最佳条件:即采用石墨为阴极,钛涂二氧化钌为阳极,电流密度为187A/m2、曝气量为3L/min、Fe2+的投加量15mmol/L;电芬顿反应3h时,CODcr的去除率达到45.1%,废水可生化性BOD5/CODCl*值由0.28提高到了 0.57,生物降解性能大大提高。利用电芬顿过程产生的废弃污染物铁泥为原料,制备了铁泥粒子电极,考察粒子电极制备工艺及其相关影响因素,最终确定的工艺为以陶土为粘结剂、以35%陶土与铁泥及少量铁粉为原料,加水混合后经压片成型,950℃高温焙烧。在此基础上开展三维电芬顿处理工艺单因素影响,获得了三维电芬顿的操作参数,即以石墨为阴极,钛涂二氧化钌为阳极,电流密度相应为250A/m2,电解质浓度为30g/L、曝气量为2L/min。反应2h时,CODcr去除率即可达到45.7%;采用响应曲面法对电流、二价铁投加量和初始pH进行了优化,获得最佳条件即初始pH值为3.23、二价铁投加量为14.07mmol/L、电流为0.65A,CODcr去除率50.72%。论文还对三维电芬顿反应过程对有机物降解机理进行初步探索,推测电解液中的H2O和Cl-发生电子转移后生成具有强氧化性的活性中间体游离氯和.OH,而这些物质可以高效的降解有机物。通过活性的物质测定实验表明氧化降解有机物的主要活性物质为游离氯和·OH。经过电芬顿工艺处理后,页岩气采出水可生化性BOD5/CODcr值由0.28提高到了 0.43,可生化性显著提高,为后续达标处理提供技术支撑。