煤化工是以煤为原料生产燃料及化学制品的过程，是我国燃料化工的主体，煤化工行业的发展离不开水，属高耗水行业，而储量丰富的地区往往也是水资源匮乏、纳污能力差的地区。现代煤化工产业除了面临水资源短缺、分布不均等问题外，水污染问题也日益严重，成为煤化工行业的重要制约因素。
煤化工废水的特点为：废水排放量大;污染物浓度高，成分极其复杂，如烷烃、烯烃、多环芳烃、杂环类有机污染物，氨氮、硫化物、氟化物等无机污染物，稠环芳烃、长链脂肪烃等致泡的油性物质，酚、氰化物、硫化物等高毒性物质，还含有多种致色基团，COD、BOD均较高，生化降解难度大。同时，煤质差异，设备生产负荷变动、分离收集和处理工艺不够合理、管理水平差异等主客观因素也导致废水处理过程中产生来水水质波动大，脱油、脱酚、脱氨装置运行效果不稳定、处理效率低下等一些列问题，使得煤化工废水处理难度进一步加大。
(一)煤化工废水的分类及特点
煤化工废水的组分随加工工艺的不同而不同，主要有煤制气废水、煤制油废水、煤制焦废水和煤制甲醇、烯烃废水等几类。
煤制焦废水：煤制焦是指将烟煤隔绝空气加热制成焦炭的过程。研究表明焦化废水中存在15类558中有机物，主要是含量高的酚类及氨氮，含量低但毒性大的有机污染物和无机污染物，是一种量大面广、成分复杂、有毒、难降解的典型工业有机废水。
煤制油废水：是利用固态煤生产汽油、柴油、液化气等燃料以及化学品的过程。煤制油过程排放的废水COD浓度、色度、乳化度均较高，难以降解。
煤制甲醇废水的主要来源为气化废水，其特点为高氨氮、COD质量浓度适中，是一种NH3-N含量偏高、低碳源，但可生化性良好的有机废水。
煤制甲醇之后合成烯烃过程排放的废水，有害物质含量高，直接排放会导致严重污染。
目前，国内外对煤化工废水的处理大都按“物化预处理-生化处理-深度处理”的流程进行，这种组合工艺较单一处理工艺可做到优势互补，对废水的处理更为彻底。
(二)预处理主要工艺
除油：主要有隔油和气浮工艺。
(1)隔油：煤化工废水中油类以轻质油为主，隔油法利用其密度小、能浮于水面的特点进行油水分离。
(2)气浮：气浮法有加压、曝气、真空、电解等形式，对SS去除率较高，但对COD去除效果不理想。
脱酚：溶剂萃取脱酚工艺易于操作、效果稳定，并可有效回收酚类、较为经济。
脱氨:氨氮会抑制微生物的生长，使得生化处理效果欠佳，在预处理时需脱氮以保证后续生化处理的顺利进行。目前国内外煤化工废水脱氨的主要工艺为汽提-蒸氨法。碱性环境中，当大量蒸汽接触废水时可将游离在废水中的氨吹脱出来，进而经过汽提完成对氨的回收。
絮凝沉淀:主要用于去除悬浮物。该法在预处理和深度处理中都有应用，对于可生化性较差的煤制油废水，为降低后续生化处理的有机负荷，絮凝沉淀通常用于预处理阶段，絮凝剂有磁粉个石灰-铁盐等。
多元微电解填料：对高浓度、高毒性的煤化工废水，传统的气浮、混凝沉淀等方法的预处理效果差，致使出水超标严重。微电解技术集成了电化学、氧化-还原、物理吸附及絮凝沉降等功能可利用具有强氧化性的O2- 、H2O2等中间产物有效降毒、脱色、强化絮凝并改善废水的可生化性。
(三)生化处理工艺
生化处理：利用微生物的新陈代谢使有机污染物转化为二氧化碳、水等无害物质。其优点主要有耐冲击负荷、成本低、处理效果好、出水水质稳定、运行管理简便等。
生化处理一般采用好氧生物处理法，但对成分复杂的煤化工无法保证COD浓度稳定达标。新型的生化处理工艺主要有A/O工艺、PACT工艺、SBR工艺、厌氧生物处理法、CBR法、BAF法MBBR法等。
(四)深度处理工艺
深度处理主要用于去除水中残存的悬浮物;脱色、除臭，使出水澄清，进一步降低BOD、COD等，水质进一步稳定，进一步脱氮除磷，消除能够导致水体富营养化的因素，杀菌校服，去除水中的有毒物质。