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近年来随着钢铁需求量不断增长，中国焦炭行业随之快速发展。焦炭行业产生了数量巨大的焦化废水，是一种典型的高浓度、可生化性差的工业有机废水，构成了严重的环境问题。目前国内焦化废水处理工艺仍然以生化工艺为主，主要存在工艺形式复杂、各工艺段作用不明确、生化系统处理效果差等问题，难以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)。因此，明确焦化废水中污染物组成及去除特性、生化出水中难降解有机污染物是焦化废水达标排放的关键。 本文针对内蒙古某焦化厂废水处理系统存在的问题，通过对进水水质的控制、工艺调控对该工程进行系统优化，同时针对改造后的工艺进行了如下研究: 1、明确了改造后稳定运行的生化系统各工艺段的处理效果。调节池水质COD为2703±653mg/L，NH3-N84±34mg/L，生化处理后好氧最终出水COD约为343 mg/L，NH3-N约7 mg/L，整个生化系统COD与NH3-N平均总去除率分别为87.31％、91.67％。生化系统出水TN的平均浓度99mg/L，平均去除率57.14％。经过深度处理后该工程最终出水COD＜150mg/L，氨氮＜25 mg/L满足《炼焦化学工业排放标准》中的间接排放标准。 2、对焦化废水COD组成进行分析。其中，挥发酚、硫化物、硫氰化物、氰化物贡献COD的比例分别为42.55％、1.97％、22.37％。 3、探究生化系统各工艺段对特征污染物挥发酚、硫氰化物、硫化物的去除特性。挥发酚在焦化废水中的浓度较高，却易被驯化的污泥降解，其中缺氧、好氧段去除率分别为89.50％、4.69％，经过生化处理后出水挥发酚几乎完全被降解，达到排放标准。调节池硫氰化物的平均浓度是869.7mg/L，经过厌氧、缺氧、好氧一系列生化处理后，可以被完全降解，其中缺氧段去除率为89.02％，好氧段去除率为8.72％，缺氧工艺对硫氰化物降解效果最佳。硫化物经过生化系统处理后最终能被完全降解，其中缺氧阶段去除率达到88.96％。 4、通过X射线光电子能谱分析(XPS)对生化系统厌氧/缺氧/好氧各工艺段含硫化合物进行定性分析，实验结果表明焦化废水中有机硫化物主要为硫醇硫醚类、噻吩类和砜类。经过缺氧生化处理后，出水中硫醇硫醚类、噻吩类的峰消失，表明此类有机硫化合物在缺氧段得到生物降解或吸附去除。而好氧出水中砜类峰仍存在，表明一些砜类物质在生化阶段不能完全降解，需要结合后续深度处理工艺进一步处理。 5、利用全二维气相色谱-飞行时间质谱对生化出水难降解的含有机物进行筛查，结合NIST标准谱库和标样筛查出二甲基砜、甲基苯基硫醚、2-甲硫基苯酚、1-甲基-4-甲硫基苯、苯并噻唑六种含硫有机物。