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煤化工废水属于难降解的有毒有害废水，由于废水的可生化性较差，对煤化工废水的处理一直是一个难题，废水中存在的油也是造成煤化工废水处理困难和易产生泡沫的主要原因，因此研究煤化工废水的预处理除油具有很强的现实意义。本文首先考察隔油池、粗粒化法和混凝沉淀法以及气浮法的除油效果，确定最优的除油工艺及其最优运行参数。实验结果表明，气浮法除油效果最佳，当气浮停留时间为10min，进气量为0.2m3/h，PAC投加量为100mg/L，PAM投加量为2mg/L，并且不调整原水pH值时，空气气浮和氮气气浮对油都能达到较好的去除效果，系统对油、COD和总酚的去除率分别为58.25%、41.23%和46.3%。空气气浮和氮气气浮对废水中油、COD和总酚的去除效果性能几乎没有差别，但是空气气浮会使废水的可生化性变差，而氮气气浮可以提高废水的可生化性。原水的B/C值为0.28左右，属于难降解废水；空气气浮后废水的B/C值降低到0.25左右；氮气气浮后废水的B/C值升高到0.30左右。借助GC-MS仪器分析原水、氮气曝气废水和空气曝气废水，可知，氮气曝气对废水中有机物种类的变化影响不大，但是空气曝气后废水中增加了很多环戊烯酮、吡啶衍生物、其他杂环芳香族碳氢化合物和苯系物的衍生物，这是废水可生化性降低的主要原因。考察氮气气浮和空气气浮对后续SBR处理效果的影响。当SBR反应器的温度为25℃，处理周期为24h，溶解氧DO浓度为3.5mg/L，活性污泥浓度为4000mg/L，pH值不做调整（7.0～7.3）时，系统对COD和总酚的去除效果最好。空气气浮和氮气气浮联合SBR工艺运行时，后续SBR工艺进水的COD和总酚浓度差异不大，SBR工艺对空气气浮出水的COD和总酚的平均去除率分别为76.63%和81.77%，但是SBR工艺对氮气气浮出水的COD和总酚的平均去除率有所升高，分别为82.57%和87.68%。空气气浮会降低后续生物处理工艺的降解效果。氮气气浮联合SBR工艺处理煤化工废水，出水COD和总酚浓度分别为260mg/L和35mg/L左右，均未达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。考察氮气气浮联合粉末活性炭处理（PACT）工艺处理煤化工废水的效果。设计四因素四水平L16（4^5）正交实验，分析结果可知，粉末活性炭投加量为1g/L、周期为24h、溶解氧DO浓度为4mg/L，活性污泥浓度为5000mg/L时PACT系统去除效果最好，且粉末活性炭投加量对PACT工艺处理煤化工废水COD去除率影响最显著，其次为周期和溶解氧浓度，活性污泥浓度对COD去除率影响最小。PACT工艺对COD和总酚的去除率在系统稳定后分别为88.43±1.25%和94.33±1.01%，可知PACT工艺对COD和总酚的去除效果要优于SBR工艺。另外，PACT工艺的抗有机负荷冲击能力要优于SBR工艺。氮气气浮和PACT工艺联合运行出水COD和总酚浓度分别为169.28±22.43%和17.79±3.93%。扫描电镜发现PACT系统活性污泥微生物量大，起主要处理效果的优势菌种为杆状菌。