油田采油废水是伴随石油开采而产生的。采油废水中含有大量的悬浮物、石油类、细菌等污染物和Ca2+、Mg2+、SO42-等结垢离子,对环境、生态和油田开采造成了严重地破坏。采油废水处理后回注、回用是解决油田采油废水环境污染,节约淡水资源的重要途径。超滤(UF)能够较好的去除采油废水中的悬浮物、石油类和细菌,处理后的废水能够满足低渗透油田回注水的水质指标,实现采油废水的回注处理。纳滤(NF)可有效的截留Ca2+、Mg2+、SO42-、Sr2+、Ba2+等结垢离子,一定程度地降低采油废水的矿化度、碱度和硬度,使采油废水用于配聚用水和热采锅炉的补给水成为可能。针对油田采油废水的水质特点,基于采油废水回注与回用的双重目的,设计了UF+NF集成膜系统深度处理工艺,评价并筛选了试验用超滤和纳滤膜的类型。通过现场试验考察了超滤和纳滤过程的影响因素和膜污染的情况,并对其进行了系统地分析和探讨,同时考察了集成膜系统处理不同采油区块采油废水的稳定性,分析并提出了针对膜技术处理油田采油废水的进水指标。试验首先对集成膜系统预处理工艺效果进行研究,根据不同采油废水的水质特点,通过对油、悬浮物和浊度的去除效果,筛选了不同的预处理工艺。对经过生化处理的乐安低矿化度采油废水,采用MF-1+MF-3两级微滤的预处理工艺；而对滨一高矿化度采油废水处理,则选择了除油、除浊效果更好地除油器+布袋过滤器的工艺来保证集成膜系统的进水水质。在确定了预处理工艺流程之后,进行了集成膜系统深度处理采油废水的过程研究,分别研究了系统中超滤部分和纳滤部分各自的性能特点。结果表明：聚砜(PS)和聚醚砜(PES)超滤膜(编号分别为UFⅠ、UFⅡ)的产水通量均随操作压力的增大而升高,但是随着压力的升高,膜通量衰减速率呈上升趋势。物理反洗周期依据超滤膜通量的大小来确定,一般应低于40min。两种不同材料的超滤膜对废水中油、悬浮物,去除效果均较好,产水满足低渗透油田回注水A2标准,并且亲水性较强的聚醚砜超滤膜具有更高的产水通量。纳滤深度处理采油废水的膜通量因矿化度的不同差别较大,随着操作压力的升高,纳滤膜通量亦随之升高,但当压力增至一定程度后,膜通量增幅减缓。纳滤膜随操作压力的变化对矿化度和硬度等的截留率有所差别,但处理不同矿化度的采油废水,纳滤膜对各种离子的截留率基本保持稳定,对硬度、矿化度和COD的去除率分别高达97%、91%和81%。最后,对集成膜系统中超滤膜和纳滤膜分别进行了膜污染分析研究,采用原子力显微镜、扫描电镜和X-射线能谱对超滤和纳滤膜表面进行了分析,结果表明引起超滤膜表面污染主要由石油类有机污染物引起的,而纳滤膜通量的衰减主要是由有机污染引起的。本文的研究结果表明,集成膜技术处理油田采油废水在技术上是可行的,并证实了集成膜系统工艺能够长期稳定地为配聚和热采锅炉提供优质水,在油田采油废水处理回注与回用上具有广阔的应用前景。