煤化工项目的耗水量和污水排放量大,而且我国的煤炭和水资源又有“逆向分布”的特点,因此节水减排是煤化工发展过程中的重要研究课题。本文通过煤化工废水关键处理技术以及其水系统集成优化的研究以期提高其处理和回用的效率以及达到整个煤化工系统的节水减排的目标。本文提出一种新的水夹点图形设计方法用于煤化工水系统的优化,可以迅速、准确地确定夹点位置及新鲜水消耗和废水回用量,分析用水装置,确定可调水流,实现水系统的优化;通过对煤制甲醇厂的水系统的优化,优化的水系统较原用水系统节约新鲜水60m3/h,减少废水排放量60m3/h。采用浸渍沉淀法制备并通过评价实验筛选出了活性炭负载5%的Fe-Cu-Mn催化剂用于煤化工废水深度处理具有良好的催化性能、稳定性和经济性,其臭氧利用率为59.72%;中试试验结果表明单个臭氧催化氧化反应器的COD的平均处理负荷为0.032kgCOD/kg催化剂·d,最佳臭氧投加量为20~30mg/L废水,两个固定床反应器串联运行可以稳定保证处理后的出水COD<100mg/L,单个反应器运行周期在30~38天后需要活化再生,催化剂每次移位活化的损失率约为3.25%。通过诱导沉淀结晶的方法实现了煤化工浓盐水的结晶软化,可形成自生的直径在0.5~1mm的大颗粒碳酸钙晶体,通过开发结晶反应器和软化工艺实现了浓盐水的钙镁分别软化回收,对水中钙、镁、硅的去除率均可达到90%以上,回收的碳酸钙和氢氧化镁纯度分别达到95%和87%,具有再利用的价值。开发了新型生物填料、生物接触氧化池和活性污泥池应用于高浓度和低浓度煤化工废水的生物处理中均表现出良好的处理效果,其中处理高浓度煤化工废水的OAO生物组合工艺具有较强的抗负荷变化的冲击性,对COD的去除率平均可达到85%以上,对NH4-N的去除率平均可达到95%以上;而用于处理低浓度煤化工废水的生物接触氧化+二级活性污泥生物组合工艺具有高效的处理效果和稳定性,投资和运行成本也具有一定的优势。