焦化废水是煤在高温干馏、荒煤气净化、焦油深加工以及甲醇精制等过程中产生的高浓度有机废水,废水成分非常复杂,含有大量有毒有害难降解的多环、杂环芳香族化合物。本文以黑猫焦化废水厌氧池-缺氧池／好氧池(A1-A2/O)处理工艺为研究对象,采用紫外分光光度计、GC-MS等分析方法,连续检测了各单元出水水质指标,对该工艺进行了排放特征分析。并针对该厂无深度处理工艺的问题,进行了焦粉深度处理生化出水的实验研究。研究结果如下：1)根据我国焦化行业废水一级排放标准(GB16171-2012)与二级排放标准(GB16171-1996),黑猫焦化厂终沉池出水达标情况为：COD均值基本满足二级标准,氨氮均值略高于一级标准,氰化物、硫化物均高于一、二级标准,挥发酚的去除效果接近100%,完全满足排放要求。分析各指标在A1-A2/O工艺各单元出水变化情况发现：缺氧池是COD、氨氮、挥发酚、氰化物、硫化物指标降解幅度最大的阶段,去除率分别为：64%、57.4%、69.6%、41.6%、58.6%。pH值在各工艺单元出水中波动较小,稳定在8-9之间,一定程度上保证了微生物繁殖代谢的稳定环境。2)从紫外光谱中可以看出,除好氧池外,从调节池到二沉池,各单元出水在200-400nm区间的峰面积逐渐下降,表明每一阶段都对有机物有不同程度的降解。在波长为300 nm处一直存在一个明显的吸收峰,经GC-MS分析推测其为萘的吸收峰。对比相邻两单元出水在200-400 nm区间的峰面积下降大小,发现各单元对有机物的降解程度依次为：缺氧池>好氧池>厌氧池。3)通过GC-MS对黑猫焦化废水中有机物进行了检测分析,在调节池出水中共检测出60种以上有机化合物,可分为：苯酚类、含氮类、烷烃类、醇类、酸类、盐类化合物,其中苯酚类化合物占有机物总量的45%,含氮类占17%、烷烃类占18%,这三大类化合物是焦化废水中最主要的有机组成。在分析有机物的变化规律中发现,有机物在各个反应池中的降解效果受分子自身结构、微生物种群、生物酶系统等多种因素的影响。在有机物的降解过程中,有机物的种类与峰强度在缺氧池出水中发生了大幅度的下降,推测缺氧池的降解机理为：大量苯酚类、含氮化合物在多环芳烃双加氧酶的作用下发生了开环裂解,源源不断的为反硝化反应提供碳源。在二沉池的出水中,能检测到的有机物主要有含量较少的2，2-亚甲基双二烷基-4-甲基苯酚、萘以及长链烷烃,浓度分别为6.71mg/L、74.5 mg/L、70.7 mg/L。其中,萘是主要的酚类组成,占出水总酚含量的91.7%。萘拥有比单元环苯酚类更加稳固的双环π→π共轭体系,这个原因可能是造成它一直未被完全降解的主要原因。4)在焦粉作为吸附剂深度处理生化出水的实验研究中,首先进行了单因素实验,考察了影响焦粉吸附性能的四个影响因素：焦粉投加量(30-180 g/L)、焦粉颗粒大小(0.5-6.0mm)、吸附时间(1-5 h)、废水pH(2-10),获得了单因素最佳工艺条件。在单因素工艺条件的基础上,采用Design Expert软件,对单因素工艺条件进行了优化,得到优化后的焦粉深度处理生化出水工艺条件为：焦粉投加量为133 g/L、吸附时间为3.5 h、焦粉颗粒大小为1-2.5 mm、pH为3.5-4。在该工艺条件下进行了五次验证实验,5次实验中,COD去除率均值为70.5%,与预测值71.4%相对误差较小,说明了采用响应面法优化焦粉吸附工艺条件是可行的,回归方程所建的模型能很好的预测实际情况。同时也说明,采用焦粉来深度处理生化出水是可行的,本次的实验数据将为焦粉深度处理生化出水的工业化利用提供一定的理论指导与数据支撑。