煤制油废水是指经汽提、脱酚装置处理后的出水，主要包括煤液化、加氢精制、加氢裂化、硫回收装置排放的硫和苯酚。废水的主要特点是化学需氧量（COD）高、高浓度的氨氮（主要是无机氨）。近年来，外对煤制废水和煤化工废水的不同处理单元组合、新工艺开发和参数优化进行了研究。在部分研究中，目前煤制液体废水处理主要包括以下几个单元：
(1)预处理。主要是分离废水中的油性物质，包括悬浮油和乳化油的分离。这个环节的效果直接影响到后续的生化处理。主要的预处理方法多为隔油、沉淀，但分油效果不佳，无法实现回收利用。过多的乳化油影响生化装置的操作安全。近年来，气浮的使用增多，澄清和混凝也开始受到重视。
(2)生化处理。有机物和氮的去除主要以生物法为主，通常是活性污泥法；传统工艺往往停留时间过长，容易出现污泥膨胀和流失。此外，氨氮的去除也是一大难题。因此开始探索厌氧处理法、厌氧-好氧联合处理法，相应的设计经验和组合创新尤为重要，生物活性炭法（PACT）、固定床生物膜反应器（FBBR）等的探索出现了。
(3)深加工。难降解有机物的存在，使得生化处理出水的COD和色度难以达标，需要进一步处理。深度处理方法主要有混凝沉淀法、吸附法、催化氧化法和膜处理技术。目前，高级氧化法由于成本等原因限制了其大规模应用，而混凝沉淀法、活性炭吸附、过滤等相关技术相对稳定。如果膜处理技术可以设计前端保护单元，应用前景非常广阔。
同时，各单元的有机集成和各废水流的分离协同处理也是煤制液废水处理设计和工程实践中需要考虑的重要方面。
