兰炭废水含有大量难降解、高毒性的污染物，如苯系物、酚类、多环芳烃、氮氧杂环化合物等有机污染物以及重金属等无机污染物，是一种典型的高污染、高毒性工业废水。为了明确兰炭废水中污染物的组成、浓度及其遗传毒性水平，本研究采用气象色谱法和电感耦合等离子体质谱法分析了废水中的苯系物、酚类、多环芳烃、杂环化合物以及重金属污染物的分布情况，对处理过程中上述污染物的去除特性进行了研究，并且通过微核实验对处理各阶段出水的遗传毒性进行了分析。结果表明，选定的54种污染物在兰炭废水中共检测到39种。其中有机污染物共检测到31种，重金属污染物检测到8种。在废水原水中8种苯系物含量为111.09mg/L；14种酚类总含量为3350.88mg/L，其中苯酚浓度最高，达到1333.44mg/L，二甲基酚类浓度为1137.24mg/L，硝基酚类浓度为90.56mg/L，氯酚类浓度为510.64mg/L；5种多环芳烃总含量为1098.37mg/L，其中萘含量达到738.15mg/L；4种杂环物质浓度23.68mg/L；重金属总浓度为14.95mg/L。萃取处理单元对苯系物、酚类、多环芳烃去除效果显著。其中苯系物的去除率为74.4%；酚类的去除率达到91.7%；多环芳烃的去除率为72.1%。在生化处理阶段，苯系物、酚类、杂环物质去除效果较好。苯系物主要通过好氧生物降解途径进行去除，去除率达到95.8%。酚类的总去除率为80.7%，其中厌氧、好氧处理单元去除率分别53.8%和58.4%，厌氧处理单元对苯酚、硝基酚类的去除起主导作用，好氧处理单元对甲基酚类的去除起主导作用。邻苯二甲酸二丁酯、吲哚、喹啉在厌氧处理单元去除率率较高，去除率分别为57.4%、81%和89.5%，吡啶在生化阶段降解效率较差。沉淀处理单元对于酚类、多环芳烃的去除率较高。酚类去除率达到88.9%；多环芳烃在此处理单元去除率达到94.7%。吸附处理单元对苯系物、酚类、多环芳烃去除率较高。苯系物去除率达到93.8%；酚类去除率达到99.4%；多环芳烃去除率达到97.0%。在整个工艺处理过程中，从萃取处理单元开始到沉淀处理单元，兰炭废水的微核率逐渐升高。萃取、吹氨、厌氧、好氧处理单元出水的微核率分别为2.13‰、2.64‰、3.16‰、3.32‰和4.28‰，均低于阴性对照组(7.43‰)。沉淀处理单元出水的微核率达到最高，其微核率达到15.68‰，沉淀处理单元出水中的遗传毒性高于阴性对照组，对生物有明显毒害作用，经过吸附处理。吸附处理单元出水中的遗传毒性降至于阴性对照组相当水平，其微核率为8.06‰，无明显遗传毒性作用。物化-生化组合处理工艺对兰炭废水的处理效果良好。其中萃取处理单元对于有机污染物的去除贡献度最大，有机污染物总浓度由4584.02mg/L降到626.68mg/L；吸附处理单元对于遗传毒性的削减贡献度最大，微核率由15.68‰降至8.06‰。经过物化-生化组合工艺处理后，COD浓度≤100mg/L、酚类总浓度≤0.5mg/L、氨氮浓度≤15mg/L、SS≤70mg/L，兰炭废水外排水满足炼焦化学工业污染物排放标准，且外排水无明显遗传毒性作用。