我国煤炭资源和水资源分布极不均衡且呈逆向分布，水资源和水环境问题成为制约煤化工产业发展的瓶颈，特别是“水十条”的发布实施使这一问题更加严峻。为此，我国一直致力于发展煤化工废水“零排放”技术，相关研究也在逐步深入，整套集成技术逐渐成熟，基本确立了“预处理—生化处理—深度处理—高盐水处理”这一实现废水“零排放”的技术路线。
预处理 预处理一般包括隔油、酸化、沉淀、气浮、砂滤、溶剂萃取等，其方法各有优缺点，现在主要应用的是溶剂萃取法。在萃取法中，络合萃取剂被逐步淘汰，溶剂萃取以其不需要酸碱调和为优势最近开始兴起，并逐步占据市场。
预处理要根据不同水质情况采取有针对性的技术措施。比如神华集团煤炭直接液化项目产生的含酚酸性废水，H2S、NH3和酚含量高，采用双塔汽提和异丙基醚萃取，可使H2S、NH3和酚的浓度达到生化处理范围。
预处理也可将废水中大分子难降解有机物事先去除或分解，如采用正辛醇和环己烷作为萃取剂对焦化废水中的难降解有机物进行萃取，废水可生化性由0.09升到0.29，COD去除率68.81%变为88.63%。
生化处理 生化处理国内外一般采用缺氧、好氧生物法处理(A/O工艺)。但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的COD指标难以稳定达标。
为了解决上述问题，近来出现了一些新的处理方法，如生物炭法(PACT)、生物流化床处理法(PAM)、固定化生物技术、载体流动床生物膜法(CBR)、厌氧生物法，厌氧-好氧生物法等。
生物炭法(PACT)能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质，对高浓度大分子有机物具有良好的处理效果;生物流化床处理法(PAM)降解效率较悬浮生长活性污泥工艺成倍提高，还具有很强的硝化去除氨氮能力;固定化生物技术是近年来发展起来的新技术，经过驯化的优势菌种对喹啉、异喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2~5倍，其对吡啶等物质降解率在90%以上。
深度处理 是针对生化二级出水进行处理，以弥补生化处理的局限性。主要包括混凝沉淀、絮凝沉淀、多介质过滤、活性炭吸附、膜分离，同时要进行高阶氧化等保运工艺保证出水水质。
深度处理技术较常用的如电催化氧化处理工艺，其他深度处理技术还有混凝沉淀、过滤、臭氧氧化、活性炭过滤及超滤等。
以碎煤加压气化废水为例，普遍采用生物组合技术，常见的深度处理方式有“臭氧 + BAF”“Fenton+接触氧化”、LAB等。BAF是当前深度处理的核心工艺，“臭氧+BAF”的工艺组合由于流程合理，以及运行业绩良好，越来越受到新建项目的青睐。
高盐水处理 废水经双膜处理后回用到系统，浓盐水蒸发结晶晒盐，蒸发结晶是现在煤化工废水处理工艺研发的主要难点。蒸发器一般可将废水中的盐含量提高至20%以上，其排放的盐卤水通常被送往蒸发塘进行自然蒸发、结晶， 或送至结晶器， 结晶干燥成固体， 运送堆填区埋放。
技术难点 煤化工废水处理的前几个阶段工艺相对成熟，现在的技术难点主要集中在最后的蒸发结晶和盐分的分离环节上，问题主要有三点：
一是腐蚀和污堵问题严重，影响蒸发装置的连续稳定运行。污水中的钙、镁离子和硫酸根离子、碳酸根离子、硅酸盐等，在蒸发结晶过程产生硫酸钙、碳酸钙等，附着形成垢层，极易污堵设备和管道;二是运行成本高，多效蒸发的蒸汽用量和机械再压缩工艺的药剂量是两种技术的主要消耗成本;三是建设投资大。因高温下浓盐水腐蚀性强，对设备和材料选材要求高，导致设备材料费增加。
发展方向 据业内人士向记者表示，在不计成本的情况下，现有技术实现煤化工废水零排放是完全可能。但考虑到成本因素和相关技术的成熟度，必须对处理工艺进行合理设计，要根据出水水质和现场条件选择采用何种技术组合，采用什么工艺路线叠加，利用多种方法联合分段处理煤化工废水，这是煤化工废水处理技术的基本发展方向。
同时，煤化工废水处理还要继续深耕单元技术，比如前端水处理流程，要根据各水质找到合适的工艺路线，精细化削减成本;蒸发结晶工艺费用在整套工艺里占比较大，急需开发一种适合煤化工高COD高盐污水的结晶方法;做好分质分盐，开发副产品价值，减少结晶危废品处理费用。
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