膜分离法是利用多空薄膜分离介质， 截留含油废水中的油及表面活性剂而使水分子通过，从而达到油水分离。膜分离技术主要有微滤、超滤和反渗透等。该技术的主要特点：在常温下进行，不发生相变、能耗低、效率高、工艺简单、适用范围广，且膜组件简洁、紧凑、易于自动化操作和维修方便。但膜分离法也有热稳定性差、不耐腐蚀和膜易被污染等缺点。

  徐俊等采用聚偏氟乙烯超滤膜对大庆油田含油废水进行处理，结果表明，膜滤出水的石油类和悬浮物质量浓度均小于1.0mg/L，去除率可达到95%，浊度低于1.0 NTU，去除率达到90 %以上。郭晓等[3]采用超滤法对采油厂低渗油层的石油废水进行处理实验，在流量6m3/h、操作压力0.45MPa、产水率75%、反冲洗周期8h、所用膜为磺化聚砜膜的条件下，使石油类质量浓度为80～120mg/L 的废水经处理后出水达到了回注水标准。