油田压裂返排液中含有高浓度有机物、盐类物质和悬浮物等污染物,如不妥善处置会对环境产生严重危害。本课题采用厌氧颗粒污泥处理压裂返排液,研究压裂返排液的厌氧生物降解特性以及厌氧处理过程中有机物转化机制,考察盐度对压裂废水厌氧处理的影响,同时探索氧化还原介体对压裂废水厌氧降解性能的促进效果及作用机制,主要研究成果如下:（1）采用厌氧颗粒污泥对压裂返排液进行处理,以COD、TOC去除率及甲烷产量为考察指标,研究了压裂返排液的厌氧生物降解特性。结果表明,压裂返排液经168 h厌氧处理后,COD和TOC由处理前的1735.2 mg/L和698.5 mg/L降低至277.2 mg/L和94.9 mg/L,去除率分别为84.0%和86.4%,甲烷累计产量可达到347.98 mL。采用红外光谱、紫外可见光谱以及三维荧光光谱对压裂返排液厌氧处理过程中有机物的组分及光谱特性进行了分析,发现厌氧生物处理可显著去除压裂返排液中芳香族化合物和类腐殖酸等物质。凝胶渗透色谱分析结果表明,压裂返排液中分子质量小于200 Da的有机物在厌氧处理过程中被优先去除。此外,将厌氧工艺出水进行好氧生物处理,COD去除率仅为22.2%,说明厌氧处理后的压裂返排液需要采用高级氧化等方法进行深度处理。（2）研究了盐度冲击对压裂废水厌氧处理性能、污泥特性和微生物群落的影响。结果显示,随着盐度从2.5 g/L增加到10、15、25和45 g/L,COD去除率从76.0%分别下降到69.1%、65.6%、33.7%和21.9%。当盐度增加到15～85 g/L时,累计甲烷产量下降了 13.8%～81.1%。盐度的增加导致颗粒污泥的粒径下降,颗粒污泥的活性（最大产甲烷活性、辅酶F420和脱氢酶）受到了明显抑制。流式细胞仪分析显示,随着盐度的增加,颗粒污泥中受损细胞的比例逐渐增加。高通量测序分析表明,厌氧消化反应器中的微生物群落结构受到盐度的影响,高盐度降低了古细菌的多样性,降低了产甲烷菌的丰度,特别是Methanosaeta的丰度。（3）研究了氧化还原介体蒽醌-2,6-二磺酸盐（AQDS）对压裂废水厌氧处理性能（COD去除率、甲烷产量）、厌氧污泥活性以及微生物之间电子传递的影响。结果表明,AQDS（45 mg/L）的添加能够显著提高压裂废水厌氧处理性能,COD去除率及累计甲烷产量分别提高了6.5%和23.4%。添加AQDS可有效缓解高盐度（25 g/L）对压裂废水厌氧处理性能的抑制作用,COD去除率及累计甲烷产量分别提高了 17.8%和30.2%。在高盐胁迫下,通过AQDS介导,可以减少颗粒污泥中受损细胞的比例,降低颗粒污泥胞外聚合物含量,并且提高污泥活性。电化学分析结果表明,AQDS的添加能够强化厌氧反应系统电子传递性能,提高电子传递效率,从而提高高盐度下压裂废水的厌氧处理效率。