采油废水是典型的难处理废水，其COD和BOD浓度高、可生化性差、毒性大，水体中的溶解油难以去除。目前，油田采出水量日益加大，虽然现在应用着各种含油废水的处理工艺，但是都存在着不同程度的问题，如：运行能耗高、处理效率低、噪声大、二次污染、达标困难等，而且尚没有一种方法对水体的溶解油能达到很好的去除效果。膜曝气生物反应器（MABR)是一种新型的处理难降解废水的可行技术工艺，但是尚没有得到工业应用，尚处于理论与机理的研究以及实验室研究阶段。本论文首次将MABR技术应用于石油废水的治理，设计了全新的双流道反应器，开发了新型的MABR膜组件，能有效的促进水体的传质，避免短流情况的发生，能实现对膜组件的独立控制，操作方式灵活，推进了MABR工艺与装置的应用进程。并尝试将ADB350M工程菌产品与MABR结合用于处理石油废水，对ADB350M复合菌种的培养、挂膜与驯化进行了探索，结果表明，相比较直接投加ADB350M复合菌种进行挂膜而言，采用先投加活性污泥，再投入ADB350M复合菌种进行接种的方法能有效的缩短生物膜的附着周期，大约15天的时间便能观察到淡黄色、厚薄均匀的生物膜生成，加快了反应器的启动速度。反应器长期运行期间，HRT为24hr，循环流速为45LPM，曝气压力为0.4MPa，日处理量为2吨。每隔2天监测一次进出水样，以此研究MABR系统长期运行的稳定性与工业化的可行性。实验结果表明：在油田原有废水处理的基础上，进一步的COD去除率能到达50%-60%，油份的去除率在55%-65%之间，氨氮的去除率在75%以上，最高可达90%，出水COD与油含量分别在50mg/L与4mg/L以下，出水NH+4-N一般小于1mg/L，浊度低于4NTU，达到了外排的标准。实验数据进一步表明， MABR系统对链烃及芳香烃的去除率分别在70～80%与30～40%之间，能够比较好的去除采油废水中的链烃类有机物。反应器长期运行平稳，效果良好，表明MABR技术在采油废水的深度处理方面具有工业应用前景。