因煤泥水体系的复杂性和多样性，煤泥水处理方法、处理效果各不相同。常见的煤泥水处理方法主要有自然沉淀法、重力浓缩沉淀法和混凝沉淀法。
煤泥水处理系统工艺流程分析选煤厂煤泥水处理系统工艺流程的改造与优化煤泥水系统技术改造分析及其思考
自然沉淀法选煤厂过去大多将煤泥水直接排入煤泥沉淀池自然沉淀，澄清水循环使用，这种方法无需添加化学药剂，降低了生产成本。随着科技的发展和采煤机械化程度的提高，入选原煤中细粒煤含量增加，为煤泥水处理带来困难，煤泥水中大量微细颗粒彻底沉降往往需要数天乃至数月。一般而言，煤泥水粒度大，浓度低、硬度高容易自然沉淀，微细粒含量大、黏土矿物多则自然沉淀困难。
重力浓缩法目前大多数选煤厂采用重力浓缩沉淀法处理煤泥水，重力浓缩沉淀法常选用浓缩机工艺。全部煤泥水进入浓缩机浓缩，溢流作为循环水，底流稀释后浮选，浮选尾矿可排出厂外处置或混凝沉淀处理。与自然沉淀相比，重力浓缩沉淀法处理能力大，效率高。常见的设备有浓缩机、压滤机、过滤机。
混凝沉淀法中国低变质煤含量较高，大部分低变质煤属高泥质化原煤，产生的煤泥水浓度高，颗粒细小，难以沉降处理。选煤厂常采用混凝的方法处理煤泥水，即通过加入化学药剂，使煤泥水中悬浮物以较大颗粒或松散絮团的形式得以沉降分离，是目前煤泥水深度澄清的主要手段之一。采用无机混凝剂进行混凝处理称为凝聚，采用高分子化合物进行混凝处理称为絮凝。凝聚剂、絮凝剂联合使用可提高煤泥水处理效果。常见的药剂有无机凝聚剂、高分子絮凝剂、微生物絮凝剂等。
煤泥的矿物组成较为复杂