煤化工工业废水经过生化处理后，水中的COD指标、氨氮浓度等得到极大的降低，但难降解有机物仍使废水的色度、COD等指标无法达到排放标准。因此，经过生化处理后的工业废水仍需进一步处理。深度废污水处理方法最重要的包含固定化生物技术、混凝沉淀法、吸附法和超滤、反渗透等膜处理法。
(1)固定化生物技术 这是新发展起来的技术，可选择性固定优势菌种，同时能针对性地处理含有难降解有机物废水。
(2)混凝沉淀法 该法是在生产的全部过程中用混凝剂比如铝盐、铁盐、聚铁、聚铝及聚丙烯酰胺等来加强沉淀的效果，同时要调节好pH值，使废水中悬浮物在混凝剂作用下能够加快聚集、下沉，达到固液分离。这样做才能够除去废水中悬浮有机物，有效地降低废水浊度。
(3)吸附法 由于固体表面具有吸附溶质、胶质的能力，因此当工业废水通过比表面积很大的吸附剂时，其中的污染物就可能会被吸附到固体颗粒上。这种办法能够获得较好的效果，同时也可能有吸附剂用量大、费用高的问题，易产生二次污染。
(4)超滤、反渗透等膜处理法 由于水资源日益短缺，水价格也不断上涨，工业废水循环利用势在必行，将膜技术应用到废水净化处理也慢慢变得普遍。目前，双膜技术作为国际上研发、工程化应用的热点技术，是有效的工程预处理方法，通过超滤除去废水中的大多数浊度、有机物，减轻对反渗透膜的污染，可延长膜的寿命，减少运行成本。反渗透膜不但能去除工业废水中的有机物、降低COD含量，同时还有家较好的脱盐效果。由于脱除COD、脱盐、脱色能同时在一步完成，使其出水品质高，可直接作为生产循环用水，可实现煤化工工业废水净化处理后的零排放和煤化工清洁生产。
优缺点：固定化生物技术，对菌种的要求高，适合处理一些特定的难降解的废水;混凝沉淀法该技术很成熟，应用广泛，但是对废水的pH值要求高;吸附法效果好，但是存在吸附剂用量大、费用高的问题的问题，适合处理含有固体颗粒较多的废水;超滤、反渗透等膜处理法是一种新方法，对膜的要求高，优点就是处理后的水质好，适合对处理要求高的工业废水。
传统的生物氧化法处理废水，其出水中含有少量的难降解有机物，使COD含量偏高，无法达到排放标准;而吸附法能大大降低COD含量，但存在吸附剂再生及二次污染问题;缺氧/好氧法与BAF法联合处理煤化工工业废水可取得理想的处理效果，使运行管理成本相比来说较低，因此该工艺是煤化工工业废水净化处理的主要工艺。混凝沉淀法与超滤、反渗透双膜处理技术相结合则可实现深度处理，达到回收利用的目的。
根据我国的能源结构，缺油、少气、多煤的现状，以后将全力发展煤化工来替代石油化学工业，煤化工作为一个耗能、耗水大户，其产生的工业废水净化处理不容忽视，只有选择正真适合的工业废污水处理工艺才能实现煤的综合利用，实现节能减排的目标，煤化工工业废水循环利用，促进煤化工和生态环境的持续发展。
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