随着水资源的日益短缺和环境质量要求的不断提高,提高工业废水的重复利用率和努力实现“零排放”已经势在必行。煤化工废水是当前工业废水处理难题之一,具有成分复杂、有机物浓度高且多数性质稳定等特点,同时还含有高浓度的酚和氨,毒性较强,目前的处理技术均无法使之达标排放,若要实现煤化工废水回用则更为困难。本论文以回用煤化工生产废水为目的,分别采用“高级氧化-复合膜生物反应器”组合工艺和大孔树脂吸附工艺对经二级生物处理后的煤气废水进行了深度处理研究。首先采用“高级氧化-复合膜生物反应器”组合工艺对经二级生物处理后的煤气废水进行了直接深度处理。实验结果表明：采用臭氧氧化法预处理煤气废水时,废水的可生化性显著提高,色度明显去除。在碱性条件下废水COD的去除效果较好,同时废水COD去除率随臭氧浓度的增大而提高；膜生物反应器以经臭氧预氧化后的煤气废水作为进水,系统的出水COD<50mg/L,氨氮浓度为1-6mg/L,系统对氨氮的去除率在70%以上,实验研究证明向膜生物反应器内投加粉末活性碳可以强化膜生物反应器的处理效果并且能有效减缓膜污染。本文还研究了另一种处理工艺,先将多级生物处理后的煤气废水直接回用至气化厂的冷却水系统,然后采用大孔吸附树脂对循环后的冷凝水浓缩液进行处理。静态和动态吸附的实验结果表明：树脂对水中污染物的吸附量随树脂投加量的增大而增加,且.呈线性关系；废水pH和温度的降低均有利于树脂对该种废水的吸附；吸附动力学研究表明,H-103型大孔吸附树脂对该种废水的吸附过程符合准二级动力学方程;废水经固定床吸附工艺处理后,在流速为3BV/h、温度为25℃、pH=6.5时,COD和色度去除率分别达到84.12%和96%,出水COD<100mg/L,色度基本去除；树脂床吸附量可以达到20.39mg/g,穿透体积为54BV。通过对比两种工艺实际应用的可行性情况后,确定采用“砂滤-03氧化-MBR/粉末活性炭(PAC)”组合工艺对煤气废水进行深度处理,并在某气化厂的供水分厂清水池车间进行了实验规模为0.5m3/h的中试试验。系统连续稳定运行后,出水水质完全符合排放标准和回用要求。组合工艺的出水的腐蚀性实验研究结果显示,与厂方现用循环冷却水相比,经组合工艺处理后的出水对碳钢和不锈钢的自然腐蚀速度均有所降低,因此该处理工艺的出水可以满足循环水补充水要求。