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随着油田开采普遍进入第三阶段，油田采出水的量越来越大，急需有效的技术处理达标回注到地层中去。油田采出水成分复杂，达标处理较为困难。现有工艺存在着处理后水质不稳定、处理成本较高、二次污染等问题。陶瓷膜因具备耐油耐酸碱，亲水性好，出水水质稳定等优点被视为有前景的处理技术。但陶瓷膜运行过程中的不稳定和能耗高制约了该技术的工业化推广。本文以臭氧氧化为预处理，采用新型的气升式陶瓷膜过滤系统处理油田含聚采出水。实验考察了一系列参数对膜通量的影响，分析了气液两相流;检测分析了陶瓷膜出水水质并对比了回注水回注标准，分析了膜污染，讨论计算了能耗;最后借助计算流体力学(CFD)，对气升式陶瓷膜过滤装置进行了气液两相流过程模拟。 考察了一系列参数对气升式陶瓷膜过滤装置膜通量的影响。一步法实验中，曝气过滤比死端过滤通量大大提高;使用臭氧氧化对采出水进行预处理，反应符合拟一级动力学方程;考察了曝气头孔径从毫米级减小到微米级对膜通量的影响，通量随着曝气头孔径的减小而增大，气升管气含率也随曝气孔径的减小而增大;操作压力对膜通量影响较大，0.4 MPa是最合适的压力;在300到600L/h的曝气量范围内，膜通量随曝气量的增大而增大，循环液速和膜面剪切力均随曝气量的增大而增大，其中气弹区剪切力是液弹区的6～10倍。 分析了气升式陶瓷膜过滤装置的出水水质、膜污染和能耗。FTIR分析表明，采出水中物质成分非常复杂，主要是石油类物质，包括多环芳烃，芳香烃，烯烃等;分析了一定时间内的出水水质，出水水质澄清稳定，三大水质指标均达到特低渗透油层回注标准，TOC、COD均大幅度降低;EDX分析表明，在该工艺下陶瓷膜表面的滤饼主要是SiO2，钠长石，CaCO3等矿物质;使用后的膜管污染严重，纯水通量不到原来的1/30，清水反冲后通量恢复50％以上，化学清洗通量恢复接近80％，根据达西定律计算滤饼阻力占据膜总传质阻力的94％，是造成膜通量衰减的主要原因;通过计算，在600L/h，0.4MPa，该气升式陶瓷膜过滤装置处理油田含聚采出水的能耗为每吨水0.879度电。 通过CFD模拟研究了微孔曝气下的气升式陶瓷膜过滤装置内的气液两相流过程。考察了曝气量对气含率、液体循环速率和膜面剪切力等一系列参数的影响。在实验研究的曝气量范围内，气升管和降液管的气含率先随着曝气量的增大而增大，曝气量大于600L/h后，气含率随后呈现出不稳定的趋势;而在100-600L/h曝气量下，装置内循环液速和气升管中膜面剪切力随着曝气量的增大而增大;600L/h曝气量下，液体在装置内形成了良好的循环;模拟结果与实验部分数据具有较好的匹配性，证明CFD模拟是一种有效的气升式膜过滤装置内气液两相流的优化工具。