煤化工废水是一种难处理的工业废水。有机污染物种类繁多，化学成分复杂，浓度高，生物降解性差。它含有大量有毒、有害和难降解的有机化合物，如苯酚、萘、吡咯、呋喃、联苯和多环芳烃，以及许多无机污染物，如氨氮和硫化物。目前，中国煤化工行业有两条主要产业链：煤炭焦化和煤炭液化，形成两类废水。
1.焦化废水:焦化，也称干馏煤，在完全隔离空气的条件下，在高温下将原煤分解为粗苯、焦油、煤气和焦炭。主要有三个环节：煤气净化、煤焦化和产品回收和精炼。这一过程会产生大量废水，被称为焦化废水，具有成分复杂、致癌性强、难以降解等问题。
2.煤液化废水:煤液化有两种类型：直接液化和间接液化。直接液化主要是热解和氢化。两者均可进行循环反应，小部分经处理后可排出；聚合物油用于循环反应制备煤浆；小分子油被加工成汽油、液化石油气等产品；残留物被处理并用于气化或发电。
目前，我国主要的煤化工企业主要采用生物法处理煤化工废水。废水生物处理过程可分为三个阶段：物理和化学预处理；生物处理；高级处理。
1.理化预处理工艺是煤化工废水处理的第一步，具有重要意义。由于煤化工废水中某些组分含量较高，会产生生物毒性，因此需要对其进行相应的预处理，以去除有毒有害物质，从而满足生物处理的要求。
2.生物处理工艺利用微生物代谢将污染物转化为二氧化碳和水等无污染物质。该工艺操作简单，处理效率高，出水水质稳定。由于煤化工废水中含有大量的氨氮化合物，应采用高脱氮率的生物处理工艺，优化细鞘管和反应器，以满足高脱氮要求。
3.深度处理工艺由于煤化工废水中难降解有机物含量较高，前两种工艺处理的废水仍含有一些不可降解物质，因此出水水质不达标，需要进一步处理。随着膜分离技术的快速发展，膜得到了广泛的应用。
