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煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤层质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的气体。煤层气作为清洁能源,是常规能源最现实、最直接有效的接替和补充能源,因此,近年来煤层气的开采规模越来越大,伴随的环境问题也日益增加。煤层气的开采伴随着大量含有污染物质的地下水的排放,产出水含有大量杂质、有机污染物以及盐类,水质较差,因此,在煤层气开发方式的工艺设计中,必须充分考虑产出水排放的规模和净化方法,才能保证经济、高效的进行煤层气资源的开发和利用。本论文对联合使用高级氧化技术与膜技术处理煤层气生产废水进行了3方面的应用研究:混凝沉淀、臭氧/紫外氧化高级氧化法（O3/UV）处理煤层气废水的最佳应用条件;反渗透与陶瓷膜工艺设计与设备选择;O3/UV反渗透系统与O3/UV陶瓷膜系统的运行参数分析与产水水质分析及反渗透与陶瓷膜工艺的对比研究。经试验研究,得到以下结果:（1）通过梯度投加混凝剂、助凝剂处理煤层气生产废水的试验,得出当聚合氯化铝（PAC）投加量40mg/L、聚丙烯酰胺（PAM）投加量为0.1mg/L时,混凝效果最佳;通过O3/UV处理煤层气生产废水的最佳臭氧投加速率试验,确定臭氧投加速率为2L/min、投加时间30min对煤层气生产废水中污染物质的去除最为经济有效。混凝沉淀与O3/UV联合使用对煤层气废水中的COD、氨氮、石油类有较好的降解效果,对COD、氨氮、石油类的最高去除率分别为73%,72.9%,63.8%。作为反渗透工艺的前处理以及陶瓷膜工艺的后续处理,起到良好的降低废水中污染物质含量的作用,使得进入反渗透的废水水质达到反渗透进水标准,使陶瓷膜过滤器出水进一步净化达到标准要求。（2）通过对O3/UV反渗透系统压力、流量的监测与分析,表明O3/UV反渗透系统各个环节运行状况良好,经氧化处理若产水达到标准要求时则不开启反渗透,当水质发生波动,氧化处理无法确保产水达标时则开启反渗透装置。开启反渗透时系统产水COD、氨氮、石油类的平均去除率分别为69.1%、87.4%、90.8%,未开反渗透时系统产水COD、氨氮、石油类的平均去除率分别为65.6%、71.6%、69.8%。经过反渗透装置的产水净化程度高,产水水质稳定,实现了达标排放;通过对O3/UV陶瓷膜系统压力、流量的监测与分析,表明O3/UV陶瓷膜工艺各个环节运行状况良好,陶瓷膜工艺处理后的产水COD、氨氮、石油类的平均去除率分别为81.4%、75.3%、85.4%。能较好的应对水质波动,产水水质稳定达到标准要求。（3）通过对O3/UV反渗透系统及O3/UV陶瓷膜系统的经济价值分析,使用O3/UV反渗透系统处理保1煤层气生产废水,扣除设备成本与运行成本费用,3年可净收入97.1921万元。使用O3/UV陶瓷膜系统处理保2煤层气生产废水,扣除设备成本与运行成本费用,3年可净收入105.4971万元。煤层气生产废水的妥善处理可以减少COD、氨氮、石油类等污染物质进入自然水体。以O3/UV陶瓷膜系统为例,煤层气生产废水经O3/UV陶瓷膜系统处理后,每年排入环境的COD、氨氮、石油类将减少3.239t、0.244t、0.161t,且不会有二次污染物进入环境,降低煤层气的生产对周边环境产生的影响,使得周边农业与畜牧业的发展得到保障。（4）陶瓷膜工艺不产生浓缩水,相比于反渗透工艺设备操作更为简单,产水水质更为稳定,价格更为经济,是较适合处理研究区低盐度煤层气生产废水的膜处理工艺。而反渗透工艺更适合处理废水产出量大,净化程度要求相对更高的煤层气废水。