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本文针对压裂返排液产量大、稳定性高、成分复杂、处理难度大和有机物含量高等污染特性,在传统水处理技术、非催化湿式氧化技术处理压裂返排液低效的基础上,采用催化湿式氧化处理压裂返排液,主要研究了催化剂制备、作用机理以及催化剂稳定性,分析了压裂返排液有机物结构变化和催化湿式氧化反应动力学。传统水处理技术包括次氯酸钠溶液和Fenton试剂处理压裂返排液。实验表明:次氯酸钠溶液和Fenton试剂处理压裂返排液,COD去除率分别为42.6%和60.3%。非催化湿式氧化压裂返排液实验表明,在最佳反应条件:温度250℃、氧分压2.5 MPa、反应时间120 min的条件下,非催化湿式氧化压裂返排液COD去除率达到86.1%,主要是溶液中仍然存在甲酸、乙酸等中间产物,它们是组成剩余COD(446.1 mg/L)的重要组成部分。经非催化湿式氧化后的压裂返排液经离子色谱分析检测发现乙酸浓度为387.4 mg/L,中间产物的高活化能是阻碍非催化湿式氧化性能的主要原因。催化湿式氧化用催化剂的类型主要有均相催化剂、金属氧化物和负载型催化剂,均相催化剂和负载型催化剂均具有较好的催化氧化性能,但是负载型催化剂能够有效避免均相催化剂严重渗滤的问题。采用浸渍法将金属铜负载于载体(A1203、活性炭(AC)、Si02、Ti02)表面,通过催化湿式氧化优选出最佳载体为活性炭。采用程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)、BET 比表面积、电镜扫描(SEM+EDS)和高分辨率透射电镜(HRTEM)等方法对单金属和双金属负载型催化剂的物化特性进行表征,分析结果表明Cu-Cr/AC具有较好的催化氧化性能,主要是因为催化剂具备活性组分良好的分散性、低的还原温度和良好孔隙结构等性能。5%Cu 1%Cr/AC催化剂(加量10 g/L)催化湿式氧化压裂返排液,其COD去除率高达97%。催化剂稳定性研究表明,新鲜的和再利用催化剂催化氧化性能变化较小,催化剂活性组分流失率较低。采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和傅里叶红外(FT-IR)对压裂返排液中有机物结构进行表征,实验结果表明FT-IR分析官能团结构与GC-MS分析有机物上的官能团基本一致,催化湿式氧化反应前后有机物结构发生较大变化。GC-MS分析处理前后压裂返排液,表明芳香类有机化合物发生了开环和断链反应,降解为低分子无毒无害的无机化合物,大部分有机化合物经催化湿式氧化得到较好的去除。催化湿式氧化反应动力学分析表明,可以用两阶段一级反应动力学模型建立催化湿式氧化压裂返排液第一阶段反应速率方程。