在过去的15年里，由于中国工业的发展，工业污废水的排放量剧增。使用石油和天然气为主要原料生产化学品的石油/石化工业，在世界的制造业和消费部门中占有的重要地位。中国环境统计报告指出，2007年石油和石化工业排放的废水达到四十亿零七千一百万吨，占整个工业废水排放量的18％，在中国的所有工业中名列第二。其化学需氧量（COD）排放量在工业界排名第三。
中国政府在实施越来越严格的废水排放限制的同时，鼓励企业废水处理和再利用。炼油和石油化工的废水成分很复杂，即含有高水平的有毒物质（如油，酚，胺，醚，氰，硫化物），又含有不可生物降解的污染物（如甲苯，二甲苯，烷基/芳烃及其衍生物）。
目前在炼油/石化行业中常用的废水处理方法是采用活性污泥法进行油水分离预处理。由于严格的污水法规和污水处理回用的需要日益增长，促使人们对先进的废水处理技术，如这些由技术领先的零部件制造商开发的先进技术，产生浓厚的兴趣。
下面概述了一家石化企业组合应用超滤和反渗透的研究实例，给出一个对中国石化工业水回用具有挑战性的潜在解决方案。
燕山炼油厂污水回用
中国北京石化燕山炼油厂废水回用系统，已经运行了四年多时间。系统的进水是来自传统的二级生物处理单元的出水，含有一些剩余油（1.2 mg/L）和高化学需氧量（20至50 mg/L）。如果直接再利用，其电导率（1400至1900 uS/cm）和硬度（300至500 mg/L）都过高。该水再利用系统包括生物处理，过滤以及超滤反渗透结合处理，以降低油和化学需氧量COD水平，并消除悬浮物和矿物质。
这个集成的水回用膜解决方案是把从外到内压力中空纤维超滤与螺旋缠绕抗污染咸水反渗透膜相结合。在超滤系统中总共使用600个SFP-2660薄膜组，总处理量为560立方米 /小时。超滤系统一个阵列的容量为56立方米/小时。。
处理厂的三个反渗透阵列使用陶氏FILMTEC 的反渗透膜部件，其中第一级反渗透用了270个部件，第二级反渗透用了144个部件。反渗透系统的每一个阵列处理为103立方米/小时。。超滤系统处理过的过滤水在添加结垢抑制剂、还原剂和杀菌剂之后，用高压泵直接送到反渗透系统。
膜系统性能
陶氏超滤SFP-2660膜部件被用作预处理，滤除悬浮固体、胶体和一些大分子量有机物，以保护反渗透膜。超滤渗透的SDI始终低于3（SDI单位）。超滤给水和渗透水的浊度分别为5和0.3 NTU左右。
在最近的10几个月期间，平均跨膜压力（TMP）约0.6 巴，这表明超滤系统的积垢污染控制良好。在报告期间，超滤系统曾进行过五次就地化学清洗。在这10个月的工作期间，最高TMP约为1.6巴，离设计限制2.5巴尚远。过滤流量约为60立方米/小时，略高于设计流量56立方米 /小时。
在历时4个多月的运行期间里，炼油厂污水处理厂的反渗透阵列操作性能，包括渗透流量和系统渗透水回收率表明3个阵列的系统处理回收率均稳定在80％。三个阵列的总渗透流量保持在100立方米/小时。这三个反渗透阵列的归一化盐通量接近1.5％，均小于2％。
在历经30多次化学清洗之后，反渗透系统的脱盐率仍高于97％，系统渗透水回收率为80％。三个反渗透阵列的归一化渗透流量随运行时间变化而变化，但经过化学清洗之后，它们又恢复到先前的设计流量100立方米/小时。
在反渗透阵列中存在压力降落的变化，表明了第一级反渗透给水对反渗透膜的污染特性。通常第一级反渗透压力降落是由于生物附着造成的。这可能是由于管道或储水箱二次污染导致的。
这个问题可以通过在超滤过滤水管道中加入次氯酸钠，并保持超滤过滤水槽中自由氯为0.5ppm浓度的办法来解决。在操作反渗透之前，应采取一些预防措施，例如添加适量的还原剂（亚硫酸氢钠），以保护反渗透膜免受氧化剂损伤。另外，反渗透操作之前可以用非氧化式杀菌剂，以减少生物在膜部件附着，提高它们的使用寿命。
技术差距和未来的需求
在这一实例研究中，综合运用超滤和反渗透技术，满足了当前水回用的需要。出水水质可以满足锅炉补充水一类的用水要求，但其中的有害物质则必须用先进的物理化学和生物过程来进一步分解。有些操作上的考量，例如对膜分离系统积垢污染的控制，就需要使用更严格的，或是其它预处理办法来解决，而这将需要一个更复杂的系统和更多的投资。
对于石化厂，其污水成分的复杂性导致水回用系统的操作很不稳定。石化废水可能含有高浓度的剧毒酚类化合物或芳香胺。以薄膜技术来回收芳香族酸和碱是一个相对较新的工艺技术。
解决污水回用还有一些挑战性问题，包括：
• 超滤/反渗透是否可设计来处理冷却塔循环水中的污染物，其氯化物的浓度是有腐蚀性的；
• 有机物可能造成膜污染或影响工艺过程;
• 产生高浓度的废水，而该废水可能不适于地表水排放;
• 不利的经济因素。虽然技术可以解决许多问题，但重要的是需要使用能长期稳定工作的组件。
水工业界的领先部件制造商和设计师用积极的研究和开发的成果来解决这些问题。技术不断的进步可推进水复用性能和效率的发展。
