膜分离法是指当不同粒径分子的混合物通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等，膜分离都采用错流过滤方式。宝钢四期新建了深度回用处理站，将焦化废水处理站处理后的排水进行深度处理，采用的是“超滤+反渗透”工艺，便于酚氰废水循环使用。首钢京唐公司采用反渗透技术进行深度处理。昆钢在原有工艺的基础上增加了“双膜”工序来深度处理焦化废水，出水可回用于生产循环水系统，并作为锅炉水使用。本钢将MBR、超滤和反渗透技术联用，深度处理焦化废水，出水可以回用于工业循环冷却系统。但是，钢铁企业用膜分离技术深度处理焦化废水时，进水水质必须满足膜分离法的要求。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
山西焦化企业因为以独立焦化厂为主，所以其生化处理站出水无法像钢铁联合企业一样使用，必须采用反渗透技术对焦化废水进行浓缩提纯，出水才可以回用于工业循环冷却系统。但是，焦化厂二级处理出水必须进行深度处理后才能达到满足反渗透膜系统进水指标的要求。阮燕霞等人进行了双膜法深度处理焦化废水的中试研究，以某焦化厂焦化废水生化出水为原水，研究了双膜法深度处理焦化废水的效果及技术可行性。整个中试系统对浊度、UV254、色度、TDS、COD、氨氮的去除率分别为100%、99.73%、98.89%、97.58%、96.81%、96.25%，出水水质可满足《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923-2007)的要求。