机物主要为酚类、有机腈类、PAHs、含氮杂环、含氧杂环等物质及少量的酯类、烷烃和含卤有机物等.
其中酚类、PAHs、喹啉 预处理
其一，稀释和气提。焦化废水中含有的高浓度氨氮物质以及微量高毒性的CN一等，对微生物有抑制作用。因此这些污染物应尽可能在生化处理前降低其浓度，通常采用稀释和气提的方法。
其二，混凝沉淀。沉淀法是利用水中悬浮物的可沉降陛能，在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程。其目的是除去悬浮的有机物，以降低后续生物处理的有机负荷。在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果。
其三，气浮法。气浮是将空气以微小气泡的形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒或油滴粘附，形成水一气一颗粒三相混合体系，颗粒粘附于气泡上浮至水面，从水中分离出去形成浮渣。其四，高级氧化技术。由于焦化废水中的有机物复杂多样，其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物占多数，这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化处理的效果，高级氧化技术是在废水中产生大量HO˙自由基，HO˙自由基能够无选择性地将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水。类和有机腈类等有机污染物在焦化废水中具有浓度高、种类多的特点，并具有特殊的分子结构，这类有机物可归纳为焦化废水的特征性有机污染物.
通过对于两个典型焦化厂废水的检测，发现有44种酚类物质存在于焦化废水中，其中苯酚、甲基取代酚和萘酚占据较大比重。目前普遍认为，酚类物质是煤中的酚羟基在煤的热解过程中直接进入焦油中生成.
发现58种PAHs存在焦化厂废水中，主要为其甲基衍生物，主要为3环和4环PAHs，由于原煤中含有大量的低于五环的PAHs物质及其甲基衍生物，在煤的焦化过程中2—3环的PAHs会挥发进入到焦炉废气并最终进入到焦化废水中.除此之外，PAHs在焦化过程还可以通过热裂解过程生成，并进入到了焦化废水中.
分析还发现144种含氮杂环化合物存在于焦化厂废水中，其中喹啉类、吡啶类和吲哚类为典型代表，由于原煤中含有大量的氮、氧和硫等元素，在煤的不完全燃烧过程中会产生各种杂环化合物，其生成机理与PAHs相似.
此外，检测发现50种腈类化合物存在焦化废水中，其中主要为2-氨基氰苯.有机腈化物分布在焦化各工艺过程中，在工业煤气洗涤废水和高炉煤气洗涤废水中的含量可达几十个mg˙L-1.
特征性有机物污染物在焦化生成过程中具有其特殊的生成机制，使其在焦化废水中显示出高浓度，并且此类污染物具有一定的毒性和生态危害性，将是焦化废水治理的重点.对特征性污染物的识别，可以区分焦化废水的属性，为处理达标排放提供了靶点.
除特征性有机污染物外，焦化废水中还广泛存在其它类型的有机污染物，这类有机物广泛存在于其它类型工业废水或市政污水中，并不为焦化废水所特有，并且含量较低，此类有机物可归类为焦化废水的非特征性有机污染物.这些物质包括邻苯二甲酸酯类、氯苯、多氯联苯和吲哚等，虽然为非特征性有机污染物，其中一些物质在焦化废水中的浓度仍可达56.3μg˙L-1.