随着国家多项环境保护相关政策的提出,经济与生态环境同步发展已经成为化工行业必须考虑的关键问题。煤焦油提取粗酚工艺是实现煤炭高效利用的途径之一,带来经济效益的同时也产生了大量的工业废水。煤焦油提取粗酚废水（Crude phenol separation wastewater,CSW）的组成主要包括酚类、中性油和无机钠盐,若将此废水直接排放,会造成周围环境的污染。因此本论文针对CSW采用源头减排与废水处理的综合防治方法实现废水的转化利用。首先对CSW产生过程进行模拟和优化,实现源头减排的目的。对煤焦油提取粗酚工业背景研究分析发现,目前二氧化碳与少量硫酸合用是其应用最广泛的酸化手段。采用Aspen Plus对整个CSW产生过程进行流程模拟,通过优化硫酸用量使CSW质量流量减少至原排放量的12%。同时此优化能有效分解原CSW中的副产物碳酸钠,并将生成的二氧化碳气体在煤焦油提取粗酚工艺内加以循环利用,提高了整个CSW产生过程的碳原子利用率。然后采用实验与分子动力学（Molecular dynamics,MD）模拟相结合的方式设计CSW处理流程。经CSW源头模拟分析可得酚类有机物和硫酸钠为其主要污染物。为实现CSW中酚类污染物的去除,选取萃取法并开展实验对比了多种萃取剂对水、酚分离的效果,以及采用MD对最优萃取剂的微观萃取机理进行研究。为了实现CSW中硫酸钠的转化利用,采用电解法将其转化为硫酸和氢氧化钠,收集预处理后回用于煤焦油提取粗酚工艺。最后在不同操作条件下开展了硫酸钠电解实验并定时取样分析,探究如电流效率和电解时间等最佳操作参数。最后对萃取与电解串联的CSW处理流程进行模拟、优化和控制以保证该流程的实际可行性。CSW处理流程包括萃取和电解两个工段。首先,模拟了包括换热器、精馏塔和萃取塔在内的苯酚萃取过程,回收的中性油纯度和苯酚的移除率分别为99.49%和97.63%。然后对萃取过程操作参数进行优化,通过热集成回收利用工艺内废热,其中精馏塔的再沸器热负荷分别减少了7.13%和75.47%。最后,设计了CSW处理流程的动态控制方案并验证此方案的抗干扰能力以保证苯酚的高效处理。除此之外,模拟了硫酸钠电解过程,硫酸钠浓度降低至0.07 g/L。然后设计了电解硫酸钠的控制方案,对电解反应器内的压力、温度和液位等重要参数进行控制,实现硫酸钠的高效处理。