煤化工废水成分复杂，因工艺不同水质也有较大差别，普遍含有大量的硫化物、氰化物、酚类、苯类、单环和多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等有害物质，而且具有很高的COD、色度、氨氮，且废水生化性极差，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。


煤化工废水因水质特点不同，设计废水处理流程时应该结合主体生产装置的操作特点及相关化学产品的加工工序，首先通过物理分离去油，再经过萃取脱酚、蒸氨等预处理来降低污染物的浓度，减小废水对微生物的毒性。
同时，回收高含量、高附加值的物质。再通过多相催化氧化预处理工艺对所得的的废水进行氧化还原，进一步提高可生化性，这样做不仅会降低废水的生化处理成本，还能提高污染物的脱除效果。
适宜的生化处理技术在有效脱除废水中氮化物的同时，对氰化物、苯酚类及苯类物质也有较好的去除作用，可以达到国家规定的污水排放标准。
但对一些难降解的有机污染物，如喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等物质则很难实现完全降解，导致煤化工装置产生的污水经过生化反应后的COD难以达到一级排放标准。
因此，经过生化处理后的污水仍需进一步进行深度氧化处理，直至达到循环使用的品质然后送往用户处，或达到排放标准后排入自然界中。