页岩气开采过程中返排至地面的压裂返排液，是一股处理难度极高的工业废水。其总溶解固体（TDS）可高达10万至30万mg/L，同时还含有从地层带出的高浓度悬浮固体、乳化油、残余的压裂液聚合物（如聚丙烯酰胺）以及高浓度的钙、镁、钡等成垢二价离子。这股水若直接进入后续的膜蒸馏或MVR蒸发等零排放核心处理单元，将迅速造成膜面严重污染和蒸发器换热管结垢，导致系统瘫痪。因此，在进入核心脱盐单元前，必须设置一套经济、高效的预处理工序，为后续工艺保驾护航。将混凝与超滤相结合，是实现这一目标的成熟可靠方案。

  本研究采用聚合氯化铝铁（PAFC）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）作为复合混凝剂，对返排液进行混凝-沉淀预处理，以去除大部分悬浮固体、乳化油和部分大分子有机物。混凝上清液进入后续的超滤单元。超滤膜选用经过亲水改性的PVDF中空纤维膜，其亲水性表面能有效抵抗返排液中残留油类和聚合物的粘附。实验结果表明，混凝预处理去除了返排液中超过95%的浊度和约60%的总有机碳（TOC）。后续的改性PVDF超滤膜，在错流过滤模式下运行稳定，出水污染指数（SDI₁₅）稳定低于3，浊度低于0.1 NTU，且对油类的去除率高达99%以上。混凝-超滤组合，有效地去除了几乎全部悬浮颗粒、胶体和大部分高分子有机物。

  对于造成结垢的钙、镁等二价离子，单纯的混凝-超滤无法去除。本研究在超滤出水中，进一步投加廉价的碳酸钠或硫酸钠进行化学沉淀软化，将钙、镁离子浓度降至极低水平，然后通过第二级保安过滤器截留沉淀。经过这“混凝-超滤-化学软化”三级预处理后，返排液的硬度、浊度和SDI均完全满足了后续膜蒸馏或MVR蒸发器对进水水质的苛刻要求。该预处理组合工艺的药剂成本可控，操作简便，为页岩气压裂返排液零排放系统长期、稳定、经济运行，提供了必要且充分的前置保障。

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