近幾十年來，膜分離技術發展迅速。在國外，膜技術已廣泛用于含油污水中乳化油、溶解油去除和脫鹽的研究與工業化試驗。

        微濾(MF)和超濾(UF)技術處理含油污水的特點是：不加藥劑，是一種純物理分離，不產生污泥，對原水油分濃度的變化適應性強，需要壓力循環污水，進水需嚴格預處理，膜需定期殺菌清洗。

        簡單的除油機理是乳化油基于油滴尺寸大于膜孔徑被膜阻止，而溶解油則是基于膜和溶質的分子間的相互作用，膜的親水性越強，阻止游離油透過的能力越強，水通量越高。含油污水中油的存在狀態是選擇膜的首要的依據，若水體中的油是因有表面活性劑的存在使油滴乳化成穩定的乳化油和溶解油，油珠之間難以相互粘結，則須采用親水或親油的超濾膜分離，為此超濾膜孔徑遠<10Am，而且超細的膜孔有利于破乳或有利于油滴聚結。1991年，美國路易斯安那陸上油田進行了陶瓷微濾膜技術處理常規沉降分離后的油田采出水小規模生產試驗，出水含油達到10m歲L以下。

        納濾(NF)和反滲透(RO)則適合于有機物的去除和脫鹽。1997年，美國在加里福尼亞州的SantaClarita進行了以反滲透單元為核心的采油污水深度處理工藝中試。采油污水經核桃殼過濾、澄清、生物濾池、壓濾、離子交換、反滲透處理。主要污染物石油類，TDS、TOC、硬度分別由原來的20mg/L，6000mg/L，120mg/L和1-5mg/L降到<0.1mg/L，145mg/L，2mg/L和<1mg/L(以CaCO₃計)，出水達到美國環保局(EPA)飲用水標準，可用于鍋爐給水、農業灌溉和飲用水。但其成本較高，達到16美分/桶(同期飲用水為5.2美分/桶)。

        膜過濾技術是采油污水有效的深度處理技術，但成本高和膜清洗問題限制了其工業化應用。
 

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