催化裂化（Fluid catalytic cracking,FCC）是炼油行业的重要转化技术之一,被广泛应用于汽油及聚合物工业原料丙烯的生产。FCC给企业带来巨大经济利益的同时,也产生了两种类型的废水:一类是使用氢氧化钠溶液处理反应再生装置烟气的过程中产生的高盐废水,此类废水含盐量高,难处理;另一类为含酚废水,这类废水几乎来自FCC各个工段,主要特点是有机物含量高、油含量高。我国作为人均水资源拥有量低于2000 m³的发展中国家,有效地处理废水,提高原子利用率则显得意义非凡。本文首先模拟废水产生过程。运用Aspen Hysys软件模拟烟气的湿法脱硫过程,该过程在NaOH吸收塔塔底产生高盐废水,废水中SO₄^2-的质量浓度为86.62 g/L。以Aspen Plus为工具模拟FCC分馏过程,在油气分离器的底部产生含酚废水,其中酚浓度为3.55 g/L、油浓度为7.33 g/L。其次对废水进行处理。针对高盐废水,提出了一种基于双极膜电渗析（Bipolar membrane electrodialysis,BMED）的处理方法。实验探究了电流密度、运行时间与处理效率、能耗的关系。基于实验数据,在Aspen Plus软件中使用USER2模块实现BMED装置的自定义,进而通过实验和模拟相结合的方法研究其处理效果,并将其与多效蒸发技术进行比较。针对含酚废水,采用萃取技术设计废水处理流程,实现油水分离、水中除酚和油中除酚。并通过Gaussian 09软件从微观层面分析萃取机理,实现多尺度研究废水处理效果的目的。为进一步响应国家使用清洁能源和节能减排的号召,对上述两种处理方法进行能量优化。首先利用太阳能有机朗肯循环（Solar organic rankine cycle,SORC）对BMED的供电进行优化。模拟结果表明,处理后的废水中Na₂SO₄的质量百分数由8%降至0.37%,产生的H₂SO₄的质量百分数为7.66%,NaOH的质量百分数为6.43%。SORC产生了2.88千瓦的电力来支持BMED工艺。与多效蒸发技术相比,双极膜电渗析耦合太阳能有机朗肯循环（Bipolar membrane electrodialysis coupled solar organic rankine cycle,BMED-SORC）技术处理高盐废水不仅达到了预期的处理效果,而且产生了额外的有价值的副产物（硫酸和氢氧化钠）。对于含酚废水的处理流程,通过换热网络优化实现物流之间的换热,节省公用工程,从而降低处理成本。模拟结果表明,产品油中酚的萃取率达到97.75%,萃取剂的回收率为91.91%,废水中酚的萃取率为98.66%,处理后的废水中水的质量百分数为99.99%。最后对优化后的含酚废水处理流程进行了动态模拟,添加了液位控制器、流量控制器、温度控制器和比例控制器,分析了进料扰动下的流程稳定性。