焦化废水中小颗粒杂质与各有毒有害物质含量太高不利于生化处理的直接进行，而为了降低焦化废水中的各有毒有害物质的含量，提高焦化废水的可生化性，需在废水进入生化池前对其进行一定的预处理。目前，常用的预处理方法有:重力沉淀与过滤、萃取脱酚、气提蒸馏法、混凝沉淀法、稀释法等。
1)重力沉降与过滤
该方法是在重力作用下将焦化废水中的大粒子杂质与大分子焦油沉降下来，进行去除;对于密度小于水的油类，其会在重力作用上漂浮于水面，进而可以对其进行去除。对于废水中不能通过沉降而去除的焦油、焦炭等小粒子杂质，可通过过滤法来将其进行去除。
2)萃取脱酚
利用酚类有机物在难溶于水的萃取剂中溶解度远远大于其在水中的溶解度，使萃取剂与废水充分接触，促使废水中的酚类物质从水中转移到萃取剂中，从而使废水得以净化的方法。目前，萃取脱酚工艺已经比较成熟，由于其流程简单，操作方便，而被广泛适用于废水脱酚上。该方法的缺点是萃取时对污染物的针对性不强，如在萃取废水中的酚时，还会对废水中的氰与油进行一定的去除，并且会有少量萃取剂溶于水中，需要定期投加萃取剂，需增加运行费用。庞世平应用N-503煤油对焦化废水进行萃取研究，结果表明，在室温、萃取比R为1:1的条下，只通过一级萃取处理，酚的浓度由3231 mg/L降低到83.5mg/L，其去除率达到了97.4%。尚波用P507在室温、pH为2的条件下，对酚浓度为12690mg/L的焦化废水进行一级萃取处理后，酚浓度下降到346.32mg几，其去除率达到了97.27%。对萃取剂用碱液进行反萃取清洗后，可以得到酚的回收利用与萃取剂的循环使用。
3)化学沉淀法
通过改变废水的水质条件或想废水中投加一定的药剂，使废水中的污染物质形成溶解度较小的化合物，进而得以沉淀去除。如该方法中的酚醛缩合法，是废水在一定的pH值下，调整废水中酚醛的摩尔比，使废水中的酚类化合物缩聚为低分子热固性或热塑性的树脂，该方法适用于高酚废水的处理。
该方法还可对焦化废水中的氨氮进行预处理，是一种新型高效的处理技术，其最大的特点就是在废水高效脱氮的同时，可对营养元素氮、磷进行有效回收，反应生成的磷酸钱镁可以作为农用缓释肥、饲料添加剂、化学试剂等，对于实现资源再生，尤其是磷元素的可持续利用具有重要的意义[，西欧和日本等国家已经把此工艺应用于生产实践。经过预处理后的焦化废水，再经生化处理后，即可除去其它污染物，达到国家排放标准。由于NH4+的某些复盐难溶于水，如MgNH4PO4, MnNH4PO4, NiNH4PO4等，利用这些复盐可以将氨氮以沉淀的形式从水中分离去除.
4)气提蒸馏法
由于焦化废水中的酚类有机物大多属于挥发酚，而挥发酚在蒸馏条件下会与水蒸气形成共沸化合物，进而利用两相中酚的浓度差将其与水分进行分离，从而降低废水中的酚浓度。利用该方法进行除酚，酚的去除率可达80%-85%之间.该方法操作简单、去除回收的酚纯度较高，但由于其只对废水中的不挥发酚有去处效果，废水中剩余酚的浓度仍然较高，不能一步达到废水中酚的去除，还需对其进行一定的后续处理。
5)空气吹氨法
利用碱性条件废水中的氨氮大多以游离氨C(NH3)形式，可以通过调节废水pH并对废水进行吹脱处理，使废水中的游离氨(NH3)从废水中析出，进而达到废水的除氨目的，为了防止污染转移，可以将其转移到密闭容器中，用水或硫酸进行回收再利用。
6)稀释法
当废水中有毒有害物质的浓度超过微生物的处理范畴时，采用其它方法代价太高时，可对废水进行简单的稀释预处理，使废水中有毒物质的浓度降低到生物处理范畴之内或微生物的最适处理范畴，再对其进行进一步的生物处理。该方法简单、易行，但用该方法对废水进行预处理时，稀释水量不应太大，一般主要作为低浓度或经预处理之后废水浓度较低但又不能满足生化处理时的焦化废水，稀释水的来源可以是生活污水也可以是经过深度处理后的工业废水。
二级处理
预处理后的焦化废水中各有毒有害物质的含量虽然得到了很好的降低，但距离排放的标准还有很大的差距，需对其进行进一步的二级处理。在众多处理方法中，生化法由于其安全、可靠与经济合理等优点，而被各大焦化废水处理厂广泛采用，主要的二级生化处理方法有以下几种:
(1)普通活性污泥法
是以生物絮体及污泥为主体，利用其与的废水中有机污染物充分接触，将废水中的溶解性有机物进行吸附与吸收，进而合成自身物质，最终氧化为CO2等无害物质，该系统主要由曝气池、二沉池、污泥回流管线以及处理设备三大部分组成。早期的焦化厂多采用普通活性污泥法来处焦化废水，但由于普通活性污泥法极易受到进水废水中有机污染物水质、水量的变化而影响处理效果，使其出水水质不稳定。但由于焦化废水水质波动较大，并且其中含有大量的NHS-N与有机难生物降解物质，再加上我国对水污染问题的不断重视，在20世纪90年代以后，由于排放指标的日益严格，用普通活性污泥处理后的焦化废水，COD与NH3-N很难达到排放要求，故此后普通活性污泥法已很少应用于焦化废水处理之上.
2)生物脱氮技术
A/O工艺
为了改善焦化废水的处理���果，可在普通活性污泥法处理之前添加一厌氧生物处理过程，这样可以达到更好的除氨效果。陈长松等人在A/O工艺处理焦化废水的工程实践中表明，当进水COD, NHS-N、酚以及氰浓度大约分别在3000,250,700,10mg/L时，经过A/O工艺处理后，废水中的COD, NHS-N、酚以及氰浓度大约分别降到150，25, 0.5,0.5mg/L以下，可以达到《污水综合排放标准》C GB8978-1996中的二级标准[}ZO}。充州矿业(集团)公司的焦化污水处理厂采用A/O法，处理后废水中酚、硫化物、氰化物等都已经达到国家规定的外排要求，但COD与NH3-N依旧很难达到排放要求.
A/O2工艺
为了进一步提高废水的处理效果，在缺氧一好氧法(A/O法)的基础上，对缺氧池前添加了一厌氧生化池，可以将废水中的难降解有机物通过厌氧酸化作用变为简单小分子物质，使废水的可生化性得到提高。包钢第二废水处理站采用A/02生物法处理焦化废水，经过生物处理后，其酚浓度由250-380mg/L降低到0.4-0.5mg/L氨氮由60-120mg/L降低到5 .6-8.4mg/L氰化物由0.6-1.0mg/L降低到0.3-0.4mg/LCOD由2650-3000mg/L降低到120-130mg/L。该方法对BOD的去除率较高，并对氨氮的去除效果得到了一定的改善，但是抗冲击能力依旧很差，且工艺流程较长，投资大，对与氨氮含量较高的废水，想要氨氮达标还是比较困难的。
3)序批式活性污泥(SBR)法
该方法是自20世纪70年代以来，所开发的集均化、沉淀、生物降解、终沉等各项功能于一体生化处理方法，该方法可通过简单的自动控制来完成工艺操作，能够方便灵活对缺氧一厌氧一好氧进行交替使用，减少了污泥回流系统。相对于普通活性污泥而言，其运行工况为间歇曝气，处理灵活，并实际应用证明SBR法对于高浓度与难降解有机废水的处理以及生物脱除氮、磷、硫，均比普通活性污泥法的处理效果好.
膜生物反应器(MBR)
膜生物反应器(MBR)为膜技术和微生物反应器相互结合的一种新型反应器，该反应器用膜过滤来取代传统生化处理中的二沉池与沙沉池的作用。该方法不但使泥水分离效率得到了提高，还使生化反应的速率得到了很大的提高。并且还可通过降低F/M的比值，来减少剩余污泥的产量，从而根本上解决了普通活性污泥法存在的一些问题。
和传统生化水处理进行相比，MBR具有固液分离率高，处理效率高，运行管理简单，占地面积小
