当前我国总体能源格局为富煤、少油、缺气，煤炭在我国总能源的使用比例中达到70%以上。煤化工产业以煤为主要原料，利用煤的化学反应制备一系列化工原料。目前我国石油对外依存度较高，发展新型煤化工能减少我国石油进口压力，对保证我国的能源结构安全具有战略性意义。但煤化工生产过程中的废水排放对生态环境的影响不容忽视，必须大力发展新型煤化工废水处理技术，提高煤化工废水处理效果和稳定性，实现废水的近零排放，保障煤化工产业的可持续发展。
煤化工废水的主要来源及特点
煤化工废水的主要来源包括：粗煤气冷凝及净化过程排放的废水，煤液化过程废水及下游烯烃产品制备过程中产生的废水。煤化工废水除因原煤品质的差异体现出不同的特点外，因生产工艺造成的差异也较大。例如，煤气化工艺中的鲁奇工艺产生的废水，酚类、石油类物质浓度较高；德士古工艺产生的废水有机物浓度低，氨氮浓度高；壳牌工艺产生的废水中氰化物及氨氮含量高。煤液化主要包括直接液化及间接液化，前者是利用加氢处理将煤直接转化为液体燃料，废水浓度高，生物毒性较大。间接液化是在催化剂作用下将高分子有机物气化合成燃料油及化工产品，其废水主要产生于产品分离过程中，主要为有机酸类和醇类，废水可生化性较好。
煤化工废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物，及含氮、氧、硫的杂环化合物等。废水中除单酚类化合物稍易降解，吡咯、萘、呋喃、咪唑类可降解外，吡啶、咔唑、联苯、三联苯等均属难降解有机物。同时，废水中含有大量氨氮、硫化物、氰化物等，废水化学需氧量（COD）和色度很高。
煤化工废水处理工艺
由于煤化工废水中有机物含量复杂，毒性较高，该废水难以高效廉价地经单一的技术处理达到国家规定的排放或回用标准。目前煤化工废水处理工艺仍基本遵行“预处理+生化处理+深度处理”组合工艺。
预处理
煤化工废水中酚、氨及油类物质浓度较高，因此预处理工艺通常选择除油、脱酚、蒸氨工艺除去该类物质。预处理能在降低后续生化处理工艺负荷的同时，回收酚和氨。
（1）通常情况下，生化处理工段的进水含油量要求小于50mg/L，目前煤化工废水除油处理多采用隔油和气浮工艺。隔油是利用油与水的密度差异，通过沉降或上浮使油水分离。气浮工艺是利用油、气、水的表面张力差异的特点，将疏水性油类黏附到微气泡表面，上浮至水面分离，气浮主要包括加压溶气气浮、曝气气浮、电解气浮等方式。
（2）脱酚工艺主要包括：吸附脱酚、萃取脱酚、水蒸气脱酚。吸附脱酚是利用具有高比表面积的吸附材料对废水中酚进行脱除的工艺。当吸附材料吸附饱和后，可使用有机溶剂、蒸汽对吸附剂脱附，脱附彻底性及脱附剂回收效能是影响吸附使用的关键因素。萃取脱酚是利用酚在煤化工废水中与互不相容的萃取剂间溶解度不同的特点，用萃取剂将酚从废水中转移的过程。影响萃取剂脱酚的因素主要是萃取剂种类和萃取工艺参数。萃取脱酚后，废水中挥发酚及非挥发酚的浓度可分别降低97%和54%，CODcr的去除率可达87%以上。水蒸气脱酚即通过水蒸气把废水中挥发酚带出的方法。目前实际煤化工废水处理仍以萃取脱酚运用为主，适当结合水蒸气脱酚法，提高脱酚效果。
（3）目前，国内脱氨工艺主要采用水蒸气汽提-蒸氨法。由于废水中的氨氮在碱性条件下呈游离态，与蒸汽接触后会产生分离作用。煤化工废水通入大量的高温蒸汽，可大大降低水中氨氮的浓度。汽提后夹杂氨的蒸汽再经过分离步骤实现氨的回收利用。研究表明，采用氨预处理工艺后，煤气化废水中氨氮化物浓度可降低约98%。
生化处理
生化处理法具有污染小、处理效果好以及能耗低等优点，被广泛应用于煤化工废水处理。该法主要是利用微生物的代谢作用，将废水中的有机物、无机物去除。根据处理过程中对氧气的需求差异，可以分为好氧法、厌氧法两类；同时，根据微生物附着生长方式的差异构成了活性污泥法（普通活性污泥、SBR、MBR等）与接触法（PAC法、接触氧化法、流化床法、曝气生物滤池等）。单一的好氧或者厌氧工艺处理效果不佳，所以目前各类厌氧（缺氧）及好氧组合工艺是工程应用的重点。煤化工废水属于高碳、高氨、低磷废水，生化处理时微生物代谢营养极度不均，在实际工程中可采用调节营养元素配比，同时采用超滤膜MBR工艺提高微生物浓度，提升泥水分离效果，以利于后续深度处理。
深度处理
煤化工废水经过预处理和生化处理后，仍含有较多难以分解的物质及微生物代谢产物，因此在生化处理工段之后设置深度处理工艺，才能使出水满足排放或回用标准。目前常用的煤化工废水深度处理工艺包括混凝沉淀、吸附、膜分离以及高级氧化技术。实际运用最多的是各类高级氧化技术，包括臭氧氧化（光臭氧、非均相臭氧氧化等）、芬顿氧化（光芬顿、电芬顿等）。经深度处理后，煤化工废水中有机物、毒性和色度均可以有效去除。
煤化工废水处理难点及具有前景的组合工艺
煤化工废水处理的突出难点在于：其含有的有机物具有高毒性且难以生化降解，同时废水中含有高浓度的氨氮；因此其预处理主要在于各种形式地降低有机物的毒性并脱除氨氮；现有的“蒸氨-提酚”工艺虽然对原废水中各类酚及氨氮的去除率较高，但其投资大且运行成本较高，同时提酚工艺造成的萃取剂残留会严重影响后续生化工艺的处理效果；过多地将氨去除也造成后续生化处理系统的碳、氮营养元素的失调，工程中需要对蒸氨、提酚的效率进行优化。萃取过程除了对酚类化合物进行去除之外，仍需重点考察难生物降解的吡啶、咔唑、联苯、三联苯的去除效果。
今后的煤化工废水物化处理应重点关注有机物的高效脱毒转化等物化处理技术，以减少现有工艺的投资与运行成本。目前，煤化工废水的脱毒转化工艺可以选用各类高级氧化技术，如芬顿氧化、臭氧氧化、电催化等技术，首先将废水中难生物降解有机物转化为易生物降解有机物，再充分利用生物技术进行降解，促进生化技术对有机物、毒性和色度的去除。利用多种方法联合处理煤化工废水是煤化工废水处理技术的发展方向。研究表明，当以微泡催化臭氧氧化与生物工艺相结合处理煤化工废水时，可有效地降解煤化工废水难降解化合物，去除部分COD，显著提高生物降解性，是一种经济高效的处理方法。由于生物酶的有机物选择性并不十分专一，研究表明，充分利用微生物共代谢作用，即利用废水中加入优化选择的外源易生物降解有机物（糖类、醇类、维生素等），可以有效促进微生物对煤化工废水中难生物代谢有机物的降解。由于煤化工废水中氨氮浓度较高、有机物复杂，外源特种菌投菌法对去除废水中氨氮及酚类化合物具有重要作用，是今后工程应用的一个重要方向。高效廉价适应性强的商品化菌株是该技术的核心。