元坝气田高含硫污水易造成土壤污染、管道腐蚀,且运输过程中挥发出的H2S气体会造成大气污染与人体伤害,因此高含硫污水处理工艺是元坝气田生产管理过程中的重要一环。目前,元坝气田采用一级氮气气提——二级化学沉淀的污水处理方式,污水处理效果差,污泥产量大,处理周期长且成本较高,极大降低了气田的开发效益以及经济的可持续发展。因此,探究超重力场下高含硫污水处理工艺,为元坝气田产能开发提供了技术保障,同时在一定程度上促进了超重力技术大规模的工业应用。本文基于元坝气田现有的污水处理工艺进行分析诊断,通过调研常规的污水处理工艺以及目前新兴的超重力技术,在理论分析与初步实验的基础上,提出将超重力技术与氮气气提、臭氧氧化进行耦合,并经实验确定超重力技术与氮气气提、臭氧氧化技术在不同耦合方式下的污水浓度处理范围,选定超重力氮气气提——超重力臭氧氧化的二级耦合处理为适用于元坝气田的污水处理工艺,搭建了一套超重力污水处理工艺装置,针对其中的核心设备——旋转填料床进行气液单相流场规律分析,基于VOF建立气液两相数值计算模型,探究不同进液量下流场分布规律,确定后续实验所需进液量,并通过实验验证。针对元坝气田污水状况,探究污水p H值、超重力因子、气液比和温度对超重力氮气气提的影响效果,确定超重力氮气气提的最优工艺参数;基于超重力氮气气提的预处理效果,进行超重力臭氧氧化的工艺参数研究,探究p H值、超重力因子、臭氧浓度、液相进口压力和温度对超重力臭氧氧化的影响效果,确定超重力臭氧氧化的最优工艺参数。在最优的工艺参数下,设计工艺流程S2-脱除率可达99.94%,污水残留S2-浓度为0.64mg/L,能够实现较好的污水处理效果。针对超重力臭氧氧化的主要影响因素,基于Matlab曲面建模进行超重力因子与臭氧浓度、超重力因子与p H值、臭氧浓度与p H值对脱硫率的多因素协同影响分析,给出曲面拟合公式并进行验证。本文研究结论对元坝气田污水处理工艺的改进及超重力技术在化工领域的应用推广具有一定的指导作用。