煤化工（煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气、煤制油）采用水煤浆气化（Texaco、GE气化炉）或碎煤加压气化（鲁奇炉，Lurgi），产生大量废水。气化废水含有高浓度氨氮（NH₃-N 100-1000mg/L）、氟化物（F⁻ 20-200mg/L）、酚类（苯酚、甲酚、多元酚）、氰化物（CN⁻）、硫化物（S²⁻）、COD（3000-20000mg/L）、悬浮物、重金属（As、Pb、Cr）。直接生化处理（A/O、SBR、MBR）受限于氨氮（>300mg/L抑制微生物）和氟化物（>20mg/L抑制硝化细菌），需进行“预处理-脱氨、除氟、脱硬”。生石灰（石灰乳）是最经济的预处理剂，可同时实现氨氮吹脱（提高pH，使NH₄⁺→NH₃↑）、氟沉淀（CaF₂）、硬度去除（CaCO₃沉淀）、重金属沉淀（氢氧化物）。没有石灰，煤气化废水的预处理成本将成倍增加（使用NaOH调pH+Na₂CO₃除硬+CaCl₂除氟）。

煤气化废水“石灰吹脱-絮凝沉淀”预处理工艺：废水收集到调节池（匀质、匀量），泵入吹脱塔（或曝气池），加入石灰乳（10%-20% Ca(OH)₂）调pH至10.5-11.5，反应：NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃↑ + H₂O；F⁻ + Ca²⁺ → CaF₂↓；HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O，CO₃²⁻ + Ca²⁺ → CaCO₃↓；重金属（As³⁺、Pb²⁺、Cr³⁺）+ OH⁻ → M(OH)ₓ↓。同时，石灰乳与废水中的酚类（弱酸性）反应生成酚钙（可溶或不溶），部分去除酚。废水在吹脱塔中与空气（或蒸汽）逆流接触（气水比2000-4000:1，温度30-40℃），吹脱出的NH₃（氨气）进入吸收塔（用硫酸吸收生成硫酸铵（NH₄)₂SO₄，作为化肥）。吹脱后废水（NH₃-N降至50-200mg/L，F⁻<10mg/L，硬度降低50%-80%）加入絮凝剂（聚丙烯酰胺PAM、聚合氯化铝PAC），进入沉淀池（或气浮池），去除悬浮物（CaCO₃、CaF₂、重金属氢氧化物）。上清液进入生化系统（A/O、SBR、MBR），继续去除COD、总氮（TN）。石灰的用量根据废水水质确定，一般为1-5g/L（每吨废水1-5公斤石灰）。石灰的品质要求：CaO≥90%，细度-200目≥95%，重金属（As、Pb）≤10ppm。石灰中的重金属会进入污泥，增加危废处置压力。

在煤气化废水除氟（F⁻）中，石灰沉淀法的氟去除率与pH有关：最佳pH为8-9，F⁻可降至<10mg/L；pH>10时，Ca(OH)₂溶解度降低，Ca²⁺浓度下降，F⁻去除率下降（部分CaF₂胶溶）。实际工程中采用“两段石灰法”：第一段加石灰调pH至9-10，沉淀大部分F⁻；第二段加氯化钙（CaCl₂）和少量石灰（调pH至7-8），进一步除氟（F⁻<5mg/L）。

在煤气化废水脱硬（去除Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃⁻）中，石灰乳与HCO₃⁻、CO₃²⁻反应生成CaCO₃沉淀（去除碳酸盐硬度），与Mg²⁺生成Mg(OH)₂沉淀（去除镁硬度）。脱硬后废水硬度（以CaCO₃计）从500-2000mg/L降至100-300mg/L，减少后续管道、设备结垢（换热器、RO膜、蒸发器）。

生石灰在煤气化废水处理中的应用，是“多污染物协同去除”的综合技术。煤化工环保工程师评价：“气化废水氨氮高，石灰调pH吹脱好；氟钙沉淀硬度降，生化进水负荷小。”——生石灰为煤化工行业实现“废水达标、资源回收”提供一体化预处理方案。