煤化工废水成分复杂，且多为有毒、有害物质，常规单一的污水处理工艺难以达到处理要求，通常需要将多种工艺灵活组合使用。纵观煤化工废水处理方法，生物法仍是主要方法，其废水处理流程为：针对性的物化预处理→生物处理→后续(或深度)处理。典型煤化工废水处理流程见图1。
　
预处理技术
    
  　　煤化工废水的预处理至关重要，因其水质复杂，要根据不同水质情况进行有针对性的预处理，使水质满足后续生物处理要求。煤化工废水预处理主要包括除油、脱酚、蒸氨、去除SS（初沉池、混凝沉淀等）和有毒有害或难降解有机物(脱硫、破氰、高级氧化预处理等)等。
  　　若煤化工废水中某种物质浓度过高会产生生物毒性，经过预处理降低该物质浓度，使其达到生物处理范围。
  　　煤化工废水含有的有毒有害物质，也需要经过预处理事先将其去除，然后再进入生物处理区。为了提高煤化工废水的可生化性，将大分子难降解有机物预先去除或分解。若要用生物法进行预处理，如水解酸化法、厌氧发酵法等，采用两级生物预处理效果更加显著，稳定性增强。
    1. 除油技术
  　　煤化工废水的含油量是影响生化处理效果的重要因素之一，废水中油类物质会在水表面移动并隔离空气，从而导致微生物缺氧死亡。正常情况下，须保证废水含油量必须低于50 mg/L方可进行生化处理，最好低于20 mg/L。目前广泛使用的除油技术为拦污除油装置（包含隔油沉淀池和气浮系统），通过隔油沉淀池除去轻油及重油；气浮系统通过气浮（油的密度小于水, 向废水中鼓入气泡将密度小于或与水相当的物质带到液面，形成浮渣被刮除）、投加破乳剂和混凝剂去除胶状油、乳化油。气浮法效率较高，采用氮气气浮可以防止色度加深，泡沫增多及预氧化产生难降解物质。
    2. 脱酚技术
　　  酚类物质可根据其在有机溶剂中分布系数与水中分布系数的不同，利用溶剂萃取法提取废水中不同类型的酚类物质，同时实现废水中酚类资源化利用。主要操作流程为：选用异丙基醚、二异丙基醚、甲基异丁基酮等作为萃取剂，利用酚在溶剂中与水的分配系数不同，依次对废水进行萃取处理，从而有效降低废水中酚类物质的含量，最大程度上减少后续废水生化处理的困难性。该技术操作简单、经济效益较好。
    3. 蒸氨技术
  　　煤化工产生的废水氨氮含量较高，通常是源自于煤制气反应过程中，由于高温裂解或者煤制气在反应后产生的氨气。氨气的浓度决定着硝化细菌的活性，如果高浓度氨氮化合物废水直接进入后续生化处理过程，会在某种程度上严重影响微生物的存活率，甚至使其无法生存。所以，采用蒸汽蒸氨法提前处理废水中的氨氮化合物是废水处理过程中所必需的。大量蒸汽接触碱性废水，利用气液两相中氨分压的压差，使得废水中的氨不断逸出，达到降低废水中氨浓度的目的，效果良好。同时，在废水处理工艺中设置基于A/O（缺氧/好氧，或是反硝化/硝化）原理的生物脱氮工艺，目前常用生物脱氮工艺主要有A/O、SBR等。

生化处理技术
   
    生物处理法在废水处理方面一直发挥着经济、简便、环保等优点，主要包括A/O、A2/O、SBR、USB等，以及一些新兴工艺。煤化工废水中COD、氨氮和酚的浓度高，含有难降解有机物，一般生物处理工艺难以达到理想效果，因此强化生物处理成为必然趋势。
    1. A/O工艺
    A/O工艺即厌氧/好氧技术，常用活性污泥对废水进行处理。在厌氧阶段提高废水可生化性，好氧阶段进行硝化反应，将氨氮转化为硝酸盐。煤化工废水氨氮浓度比较高，生物处理工艺一般选择A/O和A2/O等脱氮效果较好的工艺，在此基础上进行反应器和菌种优选强化，如采用高效微生物反应器和高效菌种等。
    2. PACT工艺
　　  向反应器中投加活性炭，微生物和污染物吸附在活性炭表面及孔隙中，逐渐形成生物膜，利用活性炭吸附强化微生物对废水中有机物的降解能力，以提高处理效果。
    3. MBR工艺
  　　移动床生物膜反应器，主要是向曝气池中投加密度接近于水的悬浮性填料作为微生物的载体，填料表面及内部逐渐形成生物膜，在空气和水流的提升作用下处于流化状态，随着混合液在反应器中自由移动，从而增加反应器内的生物量，达到提高污水处理效果的目的。

深度处理技术与工艺
    
    煤化工废水中含有难降解有机物，经过生物处理后，废水中仍会残留一些不能生物降解的有机物。该难降解有机物的存在使废水出水COD或色度难以达标，所以必须进行后续(或深度)处理。所谓后续处理是指为了使处理后出水达标排放而采取的处理措施，而出水需要回用采取的处理措施叫深度处理。后续(或深度)处理方法一般有混凝、吸附、高级氧化、膜处理等。
    1. 混凝沉淀法
  　　混凝法是指通过加入沉淀剂使废水中的胶体或悬浮状污染物聚沉，以此达到降低废水浊度、色度、除去胶体或悬浮物的目的。主要由混凝剂和混凝沉淀反应器组成。
    2. 吸附法
　　  吸附法是指利用多孔性吸附剂进行物理或化学吸附以对煤化工废水进行处理的方法。该法适合处理固体颗粒污染物多的废水。但吸附剂价格昂贵，限制了该法的应用。
    3. 高级氧化法
  　　目前深度处理主要以高级氧化为主，采用较多的氧化剂是Fenton试剂和臭氧等，利用氧化过程中产生的强氧化物羟基自由基氧化有机物使其去除。相比于Fenton试剂需要向水中投加化学药剂、保持酸性环境、产生较多污泥，臭氧氧化不会产生二次污染，且能达到较好的去除效果。
    4. 膜技术
　  　随着煤化工废水“零排放”要求的提出，膜处理技术逐渐应用到煤化工废水处理中，微滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）膜的截留作用可以大量保留处理系统中的优势微生物，提高出水水质，为后续深度处理提供保障。　　
　　  除上述提到的深度处理工艺外，还有一些其他流程。例如浓盐水处理工艺，利用膜浓缩技术得到再利用中水。该工艺可充分发挥双膜反渗透的优势，有效提高废水处理效果。当废水含盐量降低时，可引进机械蒸汽压缩处理技术，采取加热废水的手段，让盐分分离，生成盐卤水，凝固盐卤水后在填埋区填埋。还有酚类物质处理技术，由于酚类物质存在一定毒性，高浓度酚类物质会造成微生物无法繁殖，降低微生物活性。运用分类化学物质进行废水处理，可快速降低微生物繁殖率，提高降解、杀菌的作用。通过调控高污泥龄、水力条件，形成低氧和回流比条件，让生物浓度增高，然后利用酚类化学物质处理废水，可促进废水的降解杀菌。

煤化工废水处理存在的问题
   
  　　煤化工废水水质复杂，难降解有机物及氨氮含量高，由此给废水处理带来很大难度。通过对煤化工废水处理方法比较分析，可以发现煤化工废水处理存在的主要问题如下：
 　　（1） 预处理不到位，酚或氨氮浓度高，后续生物处理比较困难。
    煤化工废水往往因难降解有机物含量高，导致废水可生化性差，生物处理不理想；SS或油含量高，影响处理效果。如预处理中常用的萃取剂为甲基异丁基酮，因为该萃取剂萃取后的废水中油酚浓度要低于其他类型的萃取剂，为后续生物技术的应用提供了便利。然而，该技术在稳定性方面还有待提高，同时该萃取剂还不能有效抑制有毒物质。酚类污染物在碎煤加压气化废水中含量相对较高，通过氧化这些酚类污染物会转化成难降解有机物，气浮除油技术根本不能有效去除污水中的油类物质。
 　　（2）生物处理方面，由于废水水质水量波动大，生物处理抗冲击负荷能力差。
    经过生物处理，污水中有机物的去除率达到了80%。然而废水中的一些难降解的大分子有机物仍大量存在，烃类、芳香烃类等有机污染物在废水中占有很大比例，对微生物抑制性很强，因而严重影响水生化处理效果。厌氧工艺在生化处理中是常用的一种处理工艺，该工艺可以对水中不容易降解的有机物进行处理，但是对于酚类污染物的处理效率比较低。
 　　（3）后续或深度处理方法中，混凝沉淀法较为经济，但效果一般。
    吸附法中吸附剂的用量大且需要再生，成本较高；高级氧化法处理效果较好，但是比较昂贵；而频繁的膜污染及昂贵的膜材料又限制了膜大量使用。
 　　（4）金属盐类处理方面，煤化工高盐水中含有大量各种各样的的无机盐，比如钾盐、钠盐、镁盐等金属盐类。
    煤化工高盐水中的钠离子、硫酸根离子、氯离子的浓度非常高，最低浓度值均在10 g/L以上。 除此以外，高盐水中还存在大量有机物。所以煤化工高盐水的处理是十分困难的，要想将煤化工高盐水中的杂盐都置换和离析出来非常困难，这就导致煤化工废水“近零排放”的目的无法达成。

煤化工废水处理的制约因素
   
  　　煤化工废水处理的实现与主体工艺的稳定性、水处理单元工艺集成、废水回用调度等密切相关，因此其技术经济可靠性面临严峻考验。废水处理在生产安全、经济成本和环境保护方面存在一定问题，应引起有关部门和相关企业的高度重视。
 　　（1）生产安全
　 　 气化废水的水质受煤质、气化温度、气化压力等影响，波动性大。况且，目前我国现代煤化工大多处于工程示范阶段，为实现高效低能耗生产，工艺参数需要不断调试。而物料平衡、反应温度压力等的变化必然导致废水水量和水质的变化，并直接影响废水的末端治理和回用。
　　  煤化工废水处理方案涉及的工艺难度大、流程长、系统复杂，流程之间相互影响，很容易发生多米诺影响，任何一个环节出现问题均会影响项目废水处理目标的实现。因此，煤化工项目废水各处理工段的有机衔接、物料平衡（特别是盐平衡）非常重要，全厂水管理达到动态水平衡是实现废水处理目标的关键要素。
  　　煤化工项目在废水处理方案设计时，应对全流程进行风险分析。分析当某单元或某构筑物/设备出现故障或达不到处理能力（如后处理工艺进水水质超标、进水流量不稳定等）时，将对后续处理工艺产生什么样影响，并提出相应的应对措施。分析的要点包括各单元或各处理构筑物/设备的抗冲击能力，超越方式以及污水切换走向，污水暂存池容积核算，非正常工况或故障时的污水去向等。
 　　（2）经济成本
　　  煤化工项目要达到废水处理的目标要求，除克服技术方面的困难外，还需要投入大量资金。如某煤化工项目，环保投资占项目总投资的5%~8%，若以达标排放为目标，污水处理装置的投资约1亿~1.5亿元；但若实施废水“零排放”方案，污水处理及回用装置的投资约6亿~8亿元，投资需增加5亿元以上，采用蒸发塘方案较蒸发结晶投资低1亿元左右（不考虑土地成本）。另外，废水“零排放”过程产生的结晶固体暂按危险固废管理，需要进行安全填埋处置，要求配套建设高投资的危险固废填埋场。此外，还需配套建设大容积的废水暂存池，其容量一般需要几十万甚至近百万立方米，投资上亿元（还不考虑占地投资）。
  　　高运行成本也是当前制约煤化工废水技术工艺应用和普及的重要因素。有机废水处理的直接运行成本（不考虑设备折旧）一般超过5元/t。高运行成本在一定程度上降低了煤化工项目的竞争力。如某煤制烯烃项目，初步测算，采用废水“零排放”方案烯烃产品的生产成本要增加40~50元/t。
  　　实现煤化工废水“处理目标要求”的经济代价是巨大的。从另一个角度看废水处理是以较多的能源消耗换取污染物的减排。如对某煤制天然废水处理各工段的能耗情况进行初步测算，有机废水处理段的综合能耗为76.2 MJ/t，含盐废水处理段的综合能耗为32.6 MJ/t，浓盐水处理段的综合能耗为133.7 MJ/t，高浓盐水固化段的综合能耗为1198.5 MJ/t。该项目废水处理系统总的综合能耗为225.5 MJ/t（折7.7 kg标煤），各工段以高浓盐水固化段能耗最大，占全流程能源消耗的65%。
  　　高投资、高成本、高能耗是目前制约煤化工废水处理技术工艺推广发展的重要因素。目前水资源费和排污费定价偏低，其至远低于废水处理与回用成本，导致许多先进实用的水处理技术无法发挥应有的作用，许多企业不愿对废水深度处理回用，一些企业甚至将废水偷排。因此，国家应尽快大幅提高水资源和废水排放收费标准，倒逼企业进行废水处理。同时，政府部门应集中精力搞好监督管理，尤其要加大对不法企业的检查惩处力度，不断提高违法成本。只有当违法成本高于守法成本、企业新鲜水使用成本高于废水处理回用成本时，才能触动排污者的切身利益，使废水处理与回用变为自觉行动，减少废水排放。
 　　（3）环境保护
　　  废水处理的环境问题主要有结晶固体处理不当可能产生的次生环境污染，以及废水暂存池环境风险隐患。
　　  煤化工废水处理过程中，产生的结晶固体量较大。以60万t/a煤制烯烃项目为例，结晶固体产量高达6万~8万t/a。这部分废渣需暂按危险废物进行管理，进行安全填埋处置。结晶固体中含有高浓的金属离子和有机物，一旦处理不当，所含的污染物就会污染地下水系统，造成二次污染。
　　  煤化工实施废水处理方案，需配套建设大容积的废水暂存池，若选址不当可能会造成地下水污染，且废水暂存池还存在溃堤等风险。

煤化工废水处理的发展方向
    
　　 （1）改进预处理工艺，改进除油、脱酚、蒸氨技术，提高预处理效果，如由隔油变为效果更好的气浮除油。煤化工废水中含有大量难降解有机物，针对其进行预处理意义重大。预先去除大分子难降解有机物不仅可提高废水的可生化性，降低生物毒性，利于生物处理，同时也减轻了后续或深度处理的负担，甚至可以取消后续处理，降低成本。考虑到经济性和易操作性，水解酸化不失为一个很好的预处理方法。
 　　（2）煤化工废水水质比较复杂，可通过投加优势菌种(如向生物反应器中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质)、开发新型反应器，以及多种生物处理工艺结合来强化生物处理效果，提高处理效率。
 　　（3）后续或深度处理工艺的选择根据生物处理出水水质情况及排放标准(或回用标准)来确定，当预处理和生物处理效果较好时，后续或深度处理负荷减轻，甚至可以取消后续处理工序。