随着我国大部分油田进入中后期开发阶段,原油含水率已达70%～80%,部分油田甚至在90%以上。这些含水原油在脱水过程中会产生大量的含油污水,这类污水具有含油量高、悬浮物含量高、矿化度高等特点,将未经处理的油田污水外排,会导致严重的环境污染,这也是全球油气行业所面临的重大挑战。因此对油田污水进行深度处理并循环利用,对油田环境保护和降低成本等方面具有重要意义。生物法处理油田污水对污染物去除效率高,且不会造成二次污染,近年来逐渐成为研究热点。本文以小球藻—好氧菌混合培养构建藻菌共生系统高效处理油田污水,优化油田污水的处理条件,深入探究了小球藻-好氧菌混合培养处理油田污水时的污染物去除机理以及藻菌生长情况。将模拟油田采出水与生活污水按比例混合用于培养小球藻和好氧菌,考察了C/N比对藻菌生长及油田污水污染物去除的影响,并对污水中污染物浓度与藻菌生物量进行了相关性分析。实验结果表明,藻菌共生系统对C/N=10的油田污水的污染物去除效果最优,且藻菌生物积累量最高。其中COD去除率、氨氮去除率、总磷去除率、总氮去除率分别为64.5%、37.3%、68%、43%;藻菌总生物量达到0.55g/L,其中藻生物量为0.225g/L,好氧菌生物量为0.325g/L。通过对污水中各污染物浓度与藻菌生物量的相关性拟合分析,结果表明在高C/N比体系中,有机物去除率和小球藻生物量浓度的相关性更强,在低C/N比体系中,COD的去除率与好氧菌生物量浓度相关性更强。对于氨氮的去除来看,好氧菌的作用要优于小球藻的作用,这可能与藻菌之间的协同作用有关。较高或者较低的C/N比体系均不利于总氮的去除,而较高的C/N比体系更有利于小球藻对总磷的去除。进一步利用响应面法考察污水C/N比、光照时间、p H值等三个因素对于藻菌共生系统处理油田污水过程中氨氮去除率的影响,优化藻菌共生处理油田污水的条件。实验结果表明,对于污水中氨氮的去除影响大小依次为p H值、污水C/N比、光照时间;通过响应面结果分析发现,C/N比与光照时间之间交互作用较弱,C/N比与p H之间存在一定的交互作用,光照时间和p H之间也存在一定的交互影响;通过实验数据选择并建立了二阶数据模型,最终建立回归模型方程,回归分析表明模型拟合性良好。通过计算得到了油田污水中氨氮去除效果的最优处理条件:污水C/N=20,光照时间12h,p H=9,此时最优化氨氮去除率为59.3%。实验验证实际氨氮去除率均略高于优化出来的结果,表明响应面优化的条件合理。根据响应面分析得到的最优藻菌共生处理条件,结合不排泥的间歇流悬浮藻反应器对油田污水进行处理,以单藻系统处理作为对比,设置初始水力停留时间（HRT）为5d,连续运行四个周期后,以每个周期末的污水中各污染物的去除率与藻菌生物含量及色素含量为测定指标,考查了反应器内藻菌生长情况及各污染物去除效果。结果表明,微藻在油田污水中生长良好。藻菌共生系统相较与于单藻系统,对于污水中污染物的去除效果与藻菌生物量的积累明显更优,对COD的去除率能达到60%,对氨氮、总磷和总氮去除率分别为78.9%、88.6%和66.8%。