过滤是油田污水处理工艺的最后一道工序,因此,过滤处理效果直接影响着油田回注水水质。随着油田聚合物驱油技术的规模化应用与推广,采出污水出现了含聚浓度高、水质粘度大、油水分离难度增大的问题,造成污水处理过程中过滤后水质不达标、过滤系统运行不稳定、滤料板结以及过滤与反冲洗过程“憋压”等一系列生产问题。因此,认识含聚污水过滤处理水质恶化的成因,明确过滤-反冲洗影响因素,并解决含聚污水处理中过滤段过滤和反冲洗运行操作问题是油田地面污水处理工程面临的重要课题。目前,该问题的研究主要集中在加强反冲洗效果上,多凭主观经验,缺乏反冲洗效果影响因素的系统性研究,同时对含聚污水如何在过滤过程中造成滤后水质不达标的成因揭示不充分。鉴于此,本文从理论分析、室内过滤模拟实验、数值模拟、现场试验四个方面入手对含聚污水的过滤-反冲洗影响因素进行研究,并优化其工艺运行参数。通过室内过滤模拟装置,结合聚合物、滤料表面的微观形态研究可知,滤料对聚合物具有较强的吸附作用,聚合物与油污和悬浮物在滤料表面形成竞争吸附,过滤后上层滤料表面聚丙烯酰胺明显较多,残留在截留的油污中,污水中含聚合物一方面占据了滤料表面,使得滤料对原油和悬浮物的吸附减少了;另一方面增大了水的粘度,促进了油污的乳化,加大了油污从水中分离的难度。而且含聚污水中的聚合物对于油污有“顶替”作用,影响其在滤料表面的附着。此外,生物质悬浮物对原油的吸附、携带作用也是含油超标的主要因素。建立了过滤过程多孔介质模型,模拟研究了滤速、滤料粒径、水质粘度、滤层厚度、滤料级配对于过滤效果的影响。结果表明:滤速保持在较低水平、适当减小滤料粒径、降低水质粘度、适当增大滤层厚度有利于过滤效果的提升和保证水质的达标。在过滤来水达标的情况下,现有的单层石英砂滤料和双层滤料可以满足水质要求。优化石英砂/磁铁矿双层滤料过滤罐的滤层高度分别为200mm和600mm。建立搅拌机制作用下的稠密液固两相湍流流动的双流体模型,在模型中考虑颗粒的碰撞与摩擦,水流湍流脉动对滤料颗粒运动的影响,进行水相和滤料颗粒相之间的双向耦合计算。计算得到反冲洗过程中滤料颗粒在过滤罐内的浓度分布规律。引入悬浮均匀度和滤料膨胀率为评价指标,量化评价了反冲洗工艺的效果。从微观机理角度,通过湍动能和耗散率描述水流在反冲洗过程中的能量变化以及对滤料的作用程度;通过颗粒拟温度描述在水流和搅拌桨叶作用下,滤料颗粒在反冲洗过程中碰撞、摩擦的剧烈程度。结果表明:径向流和轴向流两种桨叶形式下,反冲洗强度的增大,显著增加了滤料膨胀率,提高湍动能,加强水流的冲刷和剪切,改善了滤料悬浮均匀度,有利于含量较多的滤料孔隙中存积的“二次污泥”去除。但是过大的反冲洗强度会减小滤料间的碰撞和摩擦,不利于滤料表面吸附的“一次污泥”去除,因此反冲洗强度保持在8~13L/(m2·s)的范围。此外还得到桨叶距底高度、搅拌转速、初始滤料高度、滤料粒径、滤料密度以及双层滤料形式对反冲洗效果的影响及变化规律。在现场试验中,采用微絮凝过滤处理工艺提高过滤罐的过滤效果,优选出最佳的絮凝剂为PAC,其加药浓度为3mg/L。针对含聚污水处理站和深度污水处理站(含聚)提出反冲洗桨叶安装及工艺参数优化方案;针对高含聚污水处理站,提出气水反冲优化方案,反冲洗效果良好,滤后水质达标。研究结果对改善含聚污水处理水质、保障含聚污水过滤处理工艺的平稳运行具有重要科学意义和工程应用价值。