生化法是利用微生物发挥其新陈代谢的作用，分解和转化废水中的污染物，该方法具有经济成本低，设备运行简单等优点，但是由于该方法受外界条件影响较大且不易控制，而且煤化工废水中含有许多难生物降解的污染物质，所以生化出水效果不是太理想生化法主要有三种方法：好氧生化法、厌氧生化法、厌氧好氧联用法等。
(1)好氧生化法：好氧生化法是利用好氧微生物(包括兼性微生物)在有氧气存在的条件下进行生物代谢而降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。废水中的有机污染物作为微生物好氧代谢的底物，经过生化反应而释放能量，最终降解为具有稳定性的低能位的无机物[。具有代表性的好氧生化法是传统活性污泥法，该方法是让生物絮凝体充分接触废水中的有机污染物，将其吸附或降解。该方法可以去除一部分COD，但是出水的COD、NH4+等仍然难以达到排放标准，尤其是对NH4+降解效果极差。张文艺等采用SBR序批式活性污泥法处理焦化废水，结果表明：进水期为1h，进水完毕后再搅拌运行1h，接着曝气16-18h,污泥负荷为0.3?0.8kgCOD/kgMLSSd,COD、NH3-N去除率分别达85%、70%以上,但是对废水中难降解污染物去除效果不是很理想。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
(2)厌氧生化法：厌氧生化法是在无空气存在的条件下，利用兼性厌氧菌或者专性厌氧菌将废水中的大分子有机物降解成小分子化合物，进而转化为有机酸(不完全的厌氧生物处理)或者甲烷(完全的厌氧生物处理)的污水处理方法。该方法具有产生剩余污泥少、容积负荷高和投资成本小等优点，但由于煤化工废水含有较高浓度的酚类，常规的单独厌氧或缺氧生物处理对其去除效果较差，用复合式厌氧反应装置则处理效果不错。Ramakrishnan等用UASB-AF复合式厌氧反应装置处理煤制气废水，反应装置运行到第45天，能够观察到了颗粒污泥，之后运行稳定，当进入废水的容积负荷为2.24gCOD/L+d、水力停留时间为24h时，COD去除率和酚去除率分别达到88%和93%。
(3)厌氧-好氧联用法：厌氧-好氧联用法是在好氧活性污泥法处理前，增加一段厌氧生化处理过程，这样充分利用厌氧微生物和好氧微生物的特点，该方法具有耐冲击负荷、有机物的生物降解性能提高、适应能力较强等优点，其缺点主要有处理规模比较大，而且投资成本较高，所以该方法在废水处理某些方面被推广使用。由于煤化工废水的成分非常复杂，其中的污染物生化降解性差，而单一的好氧或厌氧生化法对难降解有机污染物的去除效果不太好，所以将厌氧-好氧组合起来使用。PengLai等运用厌氧-好氧生物处理法对焦化废水进行了处理，连续在一年时内在实验室内观察焦化废水的生物膜系统，考察不同的不同的水力停留时间(HRT)和再循环率(R)，发现其COD和氨氮的最大去除率分别达到91.0%和96.8%。