有机硝化产业对我国经济发展有着重要的作用,然而硝化工艺产生的废水具有副产物多、毒性大、可生化性差的特征,难以被微生物有效降解,因此需要增加有效的预处理工艺提高可生化性。药剂还原与氧化是常用的预处理技术,其中的零价铁还原+Fenton氧化+混凝技术可有效处理硝化废水,在工程上也得到了较为广泛的应用。然而其对废水可生化性的提高以及毒性的削减效果有限,并且存在固废产生量大等缺陷。其产生的固废属危险固废,处理成本较高,且对环境具有高风险。目前电化学法在处理难降解有机物中取得了较好的进展,电化学还原、氧化过程可以增加难降解有机物的可生化性,并且作为一种绿色技术,其具有无药剂投加、无二次污染的特点。本论文尝试采用电化学还原-电催化氧化集成工艺作为硝化废水预处理技术,并研究该工艺对特征毒害污染物邻硝基甲苯的转化去除机理及毒性削减作用,以及在实际硝化废水处理中的效果。针对工艺需要,本文设计了两种新型电化学反应器,采用全混合和连续流两种运行方式,可以实现还原过程和氧化过程的一体化。在对电化学还原-电催化氧化降解特征污染物邻硝基甲苯以及实际硝化废水的研究中,得到了以下一些结论：1.在邻硝基甲苯的降解过程中,电化学还原对电催化氧化具有强化作用,体现在对SUVA、TOC以及毒性的去除上。邻硝基甲苯在阴极的还原过程符合准一级动力学方程,由扩散速率控制,主要的还原产物为邻甲基亚硝基苯、邻甲苯胺、偶氮甲苯和氧化偶氮甲苯,最终转化为邻甲苯胺,转化率达到95.7%。还原过程对毒性单元TU值得削减率可以达到56.3%。因素正交试验表明,邻硝基甲苯的还原过程主要受电流密度、溶液初始浓度以及初始pH影响。2.邻硝基甲苯的主要还原产物邻甲苯胺在电催化氧化中可以得到有效的降解,去除率可以达到85%,矿化率可以达到48.5%,电流密度和初始浓度是氧化过程的主要影响因素。阳极材料、支持电解质种类以及自由基掩蔽剂同样会对氧化效果产生影响。邻甲苯胺主要的氧化中间产物为邻甲基苯醌、邻硝基甲苯和偶氮甲苯,这些物质进一步被氧化为小分子酸,最终矿化。由于邻甲基苯醌的生成,溶液毒性上升,氧化过程的毒性整体呈现先上升后下降的趋势。3.为了验证电化学还原-电催化氧化工艺应用的可行性,针对某大型化工企业的硝化废水,考察工艺的处理效果。对比连续流反应器和全混式反应器,后者电极间距更小,单位水体积接触的电极面积更大,具有更好的处理效果,达到同样处理效果的停留时间减少约30%。组合工艺对废水SUVA去除率达到57.8%,对CODcr的去除率达到28.5%。电流密度和停留时间是主要的控制参数,综合考虑处理效果和经济性,电流密度20 mA·cm-2,还原、氧化停留时间120 min是最佳条件。电化学还原-氧化工艺可以显著提高硝化废水的B/C,由原水的0.115提高到0.435。并且可以显著削减硝化废水的毒性,毒性单元TU值削减率为85.4%。