针对稠油污水的水质特点，对一部分不溶性COD可以通过过滤、沉淀、加药混凝等方法去除;针对生化污水悬浮物浓度高、可生化性低的特点，说明可溶性COD中含有难于生物降解的有机物。现有的生化处理工艺改进难以实现提标减排的要求，超滤工艺应用于稠油污水处理可使外排污水满足COD的质量浓度小于120mg/L的要求，使油田采出水处理后达到国家相关环保法律法规的要求，实现污染物减排，改善环境，具有显著的社会经济效益和环境效益。
1、提标改造技术研究
1.1 水质分析
稠油污水的详细水质分析结果见表1。
对污水的COD影响构成进行检测。首先通过0.45μm微孔尼龙滤膜，测定滤液COD，确定溶解性COD和不溶性COD所占比例。再通过萃取的方法利用GC-MS分析有机物的构成(图1)。
由表1可知，稠油污水水质COD为130~150mg/L，通过水质分析及COD的构成可以看出，对一部分不溶性COD可以通过过滤、沉淀、加药混凝等方法去除。针对生化污水悬浮物浓度高、可生化性低的特点，说明可溶性COD中含有难于生物降解的有机物，因此应选用物理化学处理方法实现污水外排指标。
1.2 超滤膜选择
2005年之后，膜过滤在油田污水处理中开始试验与应用，如大庆、胜利、华东局、江苏、中原等油田，但各油田使用的膜材料和工艺有很大差别。目前在油田污水处理工程上普遍使用的是超滤膜。超滤膜按材料分类主要有两类：一类是无机膜，主要是陶瓷膜;另一类是有机高分子膜，主要有聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、聚偏氟乙烯(PVDF)。这两种类型膜特点见表2。
由表2可知，PVDF性能较优，因此拟选用截留分子量为30000的PVDF膜进行试验。PVDF超滤膜采用中空纤维式，中空纤维式是国内应用为广泛的一种形式，膜组件填装密度大、占地面积小、结构简单、操作方便。为减少膜污染，采用错流过滤。
1.3 预处理工艺选择
稠油污水中悬浮物的质量浓度在19~35mg/L之间，为了保证后续膜处理效果，减少污堵，延长反洗周期。同时根据悬浮物对COD影响分析，减少悬浮物含量后能够进一步降低COD。因此，考虑在污水深度处理装置前设计保安过滤设备，对污水进行过滤预处理工艺。
油田采出水处理中用于滤料工艺的滤料主要有核桃壳、石英砂、无烟煤、磁铁矿、金刚砂等。从中石化各大污水处理站过滤罐应用情况看，普通的过滤罐普遍存在着滤料污染，反洗配水不均导致反洗不彻底和滤料混层现象，同时经常出现滤料板结现象。
为了解决过滤的普遍问题并提高过滤精度，考虑采用双级过滤：一级滤料采用精制复合滤料(石英砂+无烟煤)，主要去除浮油以及悬浮物;二级滤料采用进口超精细滤料(核桃壳+石英砂+皓英石)，主要去除悬浮物。配水系统采用改进的不锈钢筛板，同时增加表面冲洗、气水反冲洗，保证反洗效果，使滤料不致板结。除此之外，对滤料级配进行严格筛选。