本发明涉及一种余热回收式焦化废水深度处理方法。首先用蒸氨废水余热对焦化废水生化出水进行预热且保持均相芬顿催化氧化反应系统的反应温度，再通过均相芬顿催化氧化反应系统去除焦化废水生化出水中大部分的COD和色度，最后通过高密度沉淀系统强化混凝沉淀作用，使得焦化废水出水水质达到《城市污水再生利用工业用水水质》（GBT19923-2005）规定的水质标准，供焦化厂循环使用或直接外排。本发明运行成本低、能高效去除焦化废水生化出水中难降解有机物，实现了资源回收利用及节能减排，可广泛应用于焦化废水深度处理以及和焦化废水水质相近的其它高浓度难降解有机废水的深度处理。