煤化工废水处理关键技术的理论与应用研究对维持新型煤化工行业健康运行、实现真正的废水“零排放”具有十分重要的意义。国内外对于煤化工废水处理相关研究大多停留在试验研究阶段，将煤化工废水中的特征污染物降解的关键技术研究成果寥寥无几。
1泡沫的消除：煤化工废水中含有大量的带有羟基的杂环类物质、脂肪烃类物质和表面活性剂物质，这些物质是目前煤化工废水生物处理装置泡沫产生的元凶，应该在预处理段尽可能去除。但若采用常规隔油池和空气气浮工艺，空气中的氧会使废水色度加深，多元酚氧化转化为中间产物苯醌类物质难以生化降解，增加了后续生物工艺处理的难度。根据煤化工废水这一特点，哈尔滨工业大学研发的惰性气体除油技术，不仅解决了煤化工废水的除油问题，而且避免了废水的预氧化，减小了后续处理的泡沫问题。
2多元酚的降解途径：煤化工废水中的多元酚不能直接被微生物降解和使微生物增殖，只能通过厌氧共代谢而被转化去除，采用简单有机分子共基质强化多元酚的厌氧过程，不仅有效地控制了厌氧泡沫问题，还可有效降低多元酚抑制微生物增殖的难题，显著提高酚类的底物利用率。针对煤化工废水这一特点，哈尔滨工业大学研发的多元酚厌氧(EC)共代谢机理与应用成果，可以显著提高酚类物质的生物降解性能。这一成果获得了国际同行的认可，获得国际水质协会(Internationalwaterassociation，IWA)2012年度东亚地区工程创新奖。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3酚类物质的毒性控制：酚类物质对于微生物具有一定的毒性，高浓度的酚类物质可以杀菌和抑制微生物的增殖，目前运行的煤化工废水处理装置内微生物增殖缓慢，酚类物质杀菌是典型特征。为降低煤化工废水酚类物质的杀菌特征，哈尔滨工业大学研发的生物增浓(BE)机理与应用成果，通过控制特定的水力条件、高生物添加剂、高污泥浓度、高污泥龄等参数，在最佳回流比和低氧状态下，酚类物质的毒性得到有效降低。低氧状态具有水解酸化作用，对难降解的COD有较好的适应性;低溶氧又创造了同步硝化反硝化脱氮的条件，在一定程度上实现了脱氮过程;低溶氧曝气有效避免了泡沫的产生;生物增浓(BE)工艺对含酚废水处理效果十分显著。
4酚类物质降解的微生物培养：煤化工废水含有大量难降解有机物，对于生物处理中的微生物筛选是一个严峻的考验，自然界的微生物很难适应煤化工废水中的特征污染物。因此筛选适应煤化工废水的优选微生物是研究机构的难点，通过对中煤龙化哈尔滨气化厂污水处理工艺中的菌种进行复合培养和保藏，进行微生物种群分析和16SrRNA基因序列测定，提交美国国立生物技术信息中心(NationalCenterforBiotechnologyInformation)Genbank数据库进行BLAST生物核酸数据库进行对比。证明该微生物菌剂降解酚类物质的有效性，并能增强废水处理装置的抗冲击性。