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页岩气开发是我国重大能源战略,近年规模化开发进展迅速,但水力压裂带来的潜在水资源和水环境问题已逐渐突显并引起关注。页岩气返排水具有高盐、有机物成分复杂、潜在风险物质多、水质变异性大等特点,处理难度大,且产生量大,是页岩气目前持续规模开发急需解决的关键问题之一。论文面向返排水中的有机污染物、以电催化降解和转化其中复杂难降解有机物进而促进返排水的生物处理为理论基点、以电催化联合生物处理技术开发为潜在技术目标,开展电催化法处理页岩气返排水的反应参数的响应曲面优化实验,识别影响电催化对返排水中有机物去除和可生物降解性改善的效果及其影响因素和规律;开展电催化处理具有不同污染物浓度的返排水实验,调查通过电催化处理页岩气返排水的效果对水质本身变化的适应性;开展电催化预处理与好氧颗粒污泥序批式反应器（AGS-SBR）联合处理返排水的批实验和工艺实验,查明电催化预处理对处理页岩气返排水的好氧颗粒污泥的影响,验证联合工艺的处理效果。研究得到的主要结果和结论包括:（1）以电极板间距、电压、反应时间三个因素作为变量,B/C值和COD去除率同时作为筛选条件进行响应曲面优化实验,结果显示:板间距对电催化改善返排水的B/C值的效果的影响最为显著,电压对电催化去除返排水COD的效果的影响最为显著。针对实验返排水,电催化处理最优化条件为:板间距2.5 cm,电压12.5 V,反应时间60 min,在此条件下COD去除率为38.2%,B/C值由原水的0.27提升至0.64。（2）对电催化处理前后返排水的有机物进行对比分析发现,电催化作用使返排水中有机物组分发生明显变化,多环芳香烃类物质、酚类化合物及长链脂肪烃减少,这些组成的变化可能是电催化改善返排水B/C值的原因。（3）电催化处理水质显著不同的多个返排水水样的实验结果显示:全部水样的盐度及有机物均有去除、大部分水样可生物降解性均能改善,电催化处理效果对返排水具有较宽的水质适应性。但是,COD去除率、BOD5和B/C值的增长与TDS和Cl-浓度呈现负相关,TDS,尤其是Cl-浓度越高,越不利于返排水中有机物的去除和B/C值的提升。（4）利用处理模拟返排水的成熟好氧颗粒污泥处理电催化预处理后的返排水的批实验显示,好氧颗粒污泥对有机物存在初期吸附,有机物在4小时之内快速降解,12小时降解达到稳定;经电催化预处理,好氧颗粒污泥对返排水的COD去除率升高了185.70%。在批实验的192 h长时间内,电催化处理前后的页岩气返排水对好氧颗粒污泥的沉降速度影响较小,两组污泥的沉降速度无显著差异。批实验之后好氧颗粒污泥的粒径发生变化,均呈现粒径减小的趋势。但处理后的返排水能更好维持好氧颗粒污泥粒径,保持粒径稳定。（5）采取梯度替代的方式将处理模拟返排水的AGS-SBR反应器进水逐步过渡为COD浓度为800 mg/L的实际返排水,COD去除率由80%持续下降到为20%左右;使用电催化对实际返排水首先进行预处理后进入AGS-SBR反应器,COD去除率为50%左右,出水COD为265 mg/L。实验结果表明,电催化对返排水有机物的去除和可生物降解性改善作用,能够作为预处理以降低后续好氧颗粒污泥系统的进水有机物负荷和强化生物去除效果,电催化-好氧颗粒污泥联合工艺处理页岩气返排水具有良好的技术潜力。