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压裂技术作为重要的增产措施,已成为各大油田普遍采用开发低渗油田主导技术。在石油、天然气钻探、开采作业过程中,将产生压裂返排液污染。油田压裂返排液具有成分复杂、有机物种类多且含量高、体系稳定、乳化程度高等特点,处理难度大。现有处理工艺存在流程复杂冗长、装置投资大、化学药剂投加种类多且用量大以及工业化应用少等问题,油田压裂返排液处理缺乏高效低成本技术的问题日益凸显。因此,研究短流程模块化工艺、撬装化装置、绿色价廉药剂等高效、低成本处理技术势在必行。氧化是油田压裂返排液处理必备步骤,可降废液中有机污染物,较大程度降低废液COD。论文通过水力射流与回旋加压过程耦合,进行微纳米泡制造与微纳米泡空化氧化技术研究。对微纳米泡反应器关键部件–回旋加压构件的内部流场进行模拟计算,对部件结构进行优化。在此基础上,研制微纳米泡空化反应器样机,采用气泡尺寸和溶氧量两个参数对反应器性能进行评价。分别采用微纳米泡空化反应器,反应器强化化学剂工艺处理油田压裂返排液,考察其对废液的处理效果。（1）油田压裂返排液特性分析。针对胜利油田孤岛油田长堤废液站油田压裂返排液样品,对其一般特性进行分析,掌握了其基本物化特性和废液中金属元素含量、悬浮物粒径分布与种类以及有机物种类等特性参数;通过沉降特性实验分析了油田压裂返排液中悬浮固体和石油类物质沉降分离特性;通过水力空化氧化法进行废液的氧化特性分析,对油田压裂返排液样品及其主要成分–邻苯二甲酸二乙基已酯（DEHP）进行了降解分析。实验结果表明,水力空化氧化技术具有将大分子有机物逐步降解为小分子有机物,并最终生成H2O和CO2的趋势。（2）微纳米泡空化反应器的设计、结构优化及其性能测试。利用Soildworks软件三维制图功能对反应器结构进行设计,并采用流体力学软件Fluent对回旋加压构件内部流场进行了模拟计算。通过模拟计算结果对构件结构进行优化,获得了回旋加压构件优化结构:入口45o倾斜角、3叶片扇叶结构,收缩段收缩角12o和扩散段扩散角55o的结构。采用高倍率大纵深显微镜对微纳米泡空化反应器样机所制造的气泡尺寸进行分析,获得了尺寸为780 nm微纳米气泡;采用溶解氧浓度检测仪对微纳米泡空化反应器样机携氧能力进行检测,该反应器能使油田压裂返排液中溶解氧值增加115.1%。（3）微纳米泡空化反应器用于处理油田压裂返排液试验。采用微纳米泡空化反应器处理油田压裂返排液,考察了进液量、进气量、反应时间、溶液pH值及初始COD含量等参数对废液中有机物处理效果的影响。试验结果表明,在pH=2,初始COD含量7800 mg·L-1,进液量210 L·h-1,进气量100 L·h-1和反应时间30 min工况下,COD去除率为25.64%;微纳米泡空化反应器强化化学剂处理油田压裂返排液,分别采用H2O2、高铁酸钾、聚合氯化铝及Fenton试剂作为氧化剂。试验结果表明,在pH=1,进液量210 L·h-1,进气量100 L·h-1,反应时间30 min和高铁酸钾投加量400 mg·L-1工况下,COD去除率达到50.64%。微纳米泡空化反应器强化化学剂处理工艺大大提高了对油田压裂返排液处理效果,为油田压裂返排液处理提供新的技术支撑。该论文有图42幅,表9个,参考文献114篇。