煤气废水主要来源于煤气洗涤、冷凝和分馏塔等处，以循环氨水污染最为严重，并且煤的级别越低，水质越恶劣。
煤气废水中污染物成分复杂，取决于原料煤种类与成分、气化工艺及其操作条件等。煤气废水属于污染浓度极高、含有大量的酚、氨、硫化物、氰化物和焦油，以及含有更多杂环化合物和多环芳烃。
煤气废水处理通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。一级、二级处理的划分与传统的城市污水处理的概念上有所不同，一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。 一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等。一级处理中主要重视有价物质的回收，如用溶剂萃取、汽提、吸附和离子交换等脱酚并进行回收。这不仅避免了资源的流失浪费，而且对废水处理有利。煤气废水通常萃取脱酚和蒸汽提氨后，废水中挥发酚和挥发氨分别能去除99%和98%以上，COD也相应去除90%左右。 二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。 煤气废水普遍应用的深度处理方法是臭氧氧化法和活性炭吸附。
1、缺氧-好氧（A/O）法
用常规的活性污泥处理煤气废水，对去除酚、氰以及易于生物降解的污染物是有效的，但对于COD中难降解部分的某些污染物以及氨氮与氟化物就很难去除。
A/O法内循环生物脱氮工艺，即缺氧—好氧工艺，其主要工艺路线是缺氧在前，好氧在后，泥水单独回流，缺氧池进行反硝化反应，好氧池进行硝化反应，煤气废水先流经缺氧池后进入好氧池。与传统生物脱氮工艺相比，A—O工艺具有流程简短、工程造价低；不必外加投入碳源等优点。同时也存在着脱氮率不高（85%左右）等不足。
2、活性炭吸附法
煤气废水处理中活性炭吸附主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除萎剂、DDT等。当用活性炭吸附处理时，不但能够吸附这些难分解有机物，降低COD，还能使煤气废水脱色、脱臭。
3、混凝法
混凝是水处理中一个重要的处理方法。混凝法可以降低煤气废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物和放射性物质等，去除导致富营养化的物质如磷等可溶性无机物，并且它能够改善污泥的脱水性能。具有设备简单，操作简便，便于运行，处理效果好的优点；缺点是运行费用高，沉渣量大。
4、生物铁法
生物铁法是在曝气池中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度为主，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强氧化生物处理方法。工艺包括煤气废水的预处理、煤气废水生化处理和废水物化处理三部分。预处理包括重力除油、均调、气浮除油；生化处理过程包括一段曝气、一段沉淀、二段曝气、二段沉淀；物化处理工艺流程包括旋流反应、混凝沉淀和过滤等工序。。
在生物与铁的共同作用下能够强化活性污泥的吸附、凝聚、氧化及沉淀作用，达到提高处理效果、改善出水水质的目的。生物铁法的生产运行工艺条件包括：营养素的需求、适量的溶解氧、温度和pH值控制、毒物限量及污泥沉降比等。
5、活性污泥法
活性污泥法是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀分散并悬浮于反应器中和废水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对废水中所含有机底物进行着合成和分解的代谢活动。在活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。同时，亦不断合成新的微生物去补充、维持反应器中所需的工作主体—微生物（活性污泥），与从反应器中排除的那部分剩余污泥相平衡。
