煤炭是世界上储备量最多、且分布最广的常用能源。除此之外,煤炭的廉价性为其在国家能源战略布局中提供了有利条件。由于我国富煤、贫油、少气的能源储备特点,因此煤炭的一次性能源生产和消费中的主导地位在短时期内不会改变。目前,我国为优化能源产业结构和促进能源健康有序发展,已着力发展煤化工技术,其中煤制油工业更是煤化工行业的重中之重。在我国“十三五”规划中明确指出,我国在“十三五”期间将大力开展煤制油工业。同时,在大力开展煤制油工业的同时,要严格执行能效、环保、节水等标准,使煤制油工业实现绿色发展。伴随煤制油技术的发展,煤制油生产过程中产生的废水越来越得到人们关注。煤制油废水的水质特性和其中典型有机污染物决定了煤制油废水处理工艺的选择,但通过调研和文献查阅发现,我国目前对煤制油废水水质特性的研究报道较少,这导致煤制油废水处理过程中工艺选择的盲目性和其中典型有机污染物的不充分处理。在此基础上,本研究以某大型煤制油化工厂的废水为研究对象,对该厂现有废水处理工艺不同处理节点的废水进行逐级分析,构建基于光谱学和平行因子分析应用于煤制油废水中有机污染物的分析表征方法;在了解煤制油废水处理过程中水质变化特性的基础上,制备开发了多孔臭氧催化剂,并应用于煤制油废水中典型有机污染物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯并芘)的臭氧催化氧化过程;系统研究了 UV-Fenton体系和经典Fenton体系对煤制油废水中典型有机污染物的去除机理;比较臭氧催化氧化和UV-Fenton工艺对煤制油实际废水的去除效果。论文取得以下创新性研究成果:(1)构建了基于光谱学和平行因子分析应用于煤制油废水中有机污染物的分析表征方法。首先对煤制油废水的常规指标进行测定,包括废水的COD、BOD、总氮、氨氮、总磷、pH值。通过气相色谱-质谱(GC-MS)分析技术对煤制油废水中的有机物进行分析,并结合废水的树脂分级和紫外光谱、红外光谱、三维荧光光谱学技术,揭示煤制油废水中有机物在集成处理过程中的迁移转化规律。在此基础上建立了树脂分级结合三维荧光平行因子分析评估煤制油废水中有机物在集成处理过程中变化特性的方法。在对煤制油废水中有机物进行深入研究中发现,煤制油废水中苯、甲苯、乙苯、二甲苯和苯并芘较难被化学氧化,现存的Fenton氧化和03氧化工艺未能把这些特征有机物有效降解,只能通过集成处理过程中的生物吸附作用去除。(2)制备开发了一种含有Cu、Fe、Mn、Al等金属元素的多孔复合臭氧催化剂,该材料具有较大的比表面积(220.8 m2/g),孔径集中在3.8 nm范围内,属于典型的介孔材料,具有较好的吸附作用。通过模拟添加实验系统揭示了煤制油废水中典型有机污染物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯并芘)的臭氧催化氧化机理过程。实验结果表明,当臭氧投加量为3.5 mg/L、温度为30℃、pH为8、反应体系为流化床时,溶液中有机物的去除效率达到99.1%,且臭氧催化氧化过程主要是通过O3分子、催化剂吸附和羟基自由基的强氧化性实现目标有机物的高效去除,其中羟基自由基占主导作用。通过比对两个体系中羟基自由激发强度发现,羟基自由基在臭氧催化氧化体系中的强度高于传统臭氧氧化体系。(3)阐明了 UV-Fenton体系和经典Fenton体系对煤制油废水中典型有机污染物的去除机理。实验结果发现,UV-Fenton体系对目标有机物的降解效率可达99.8%,优于传统Fenton体系的去除效果。其最佳反应条件为:pH值为3、Fe2+和H202的浓度比1:10,投药模式为二级投加。除此之外,实验结果显示光照强度对UV-Fenton体系处理煤制油废水中典型有机污染物的去除效率影响不大,UV-Fenton体系中的Fe2+浓度高于Fenton体系,UV-Fenton体系中H202的使用效率高于Fenton体系。电子自旋共振光谱(ESR)分析结果表明,羟基自由基在UV-Fenton体系中的强度高于Fenton体系,并在此基础上总结了目标有机物在被羟基自由基攻击时可能的转化路径。(4)在实验室模拟试验的研究基础上,采用臭氧催化氧化和UV-Fenton工艺对煤制油实际废水(煤制油废水原水和经过BAF处理的出水)进行处理,并同传统Fenton氧化和臭氧氧化的降解效果进行比对。实验结果表明,本研究所用工艺对煤制油原水的COD处理效果提升,但对目标有机物的降解效率较低,这很可能是由于原水中有机物种类繁多,臭氧催化氧化和UV-Fenton体系中产生的自由基优先作用于其他有机物,因此目标有机物没有得到高效去除。当臭氧催化氧化和UV-Fenton工艺作用于BAF出水时,废水的COD和目标有机物的去除效率明显提高,因此可以确定本研究所采用的臭氧催化氧化和UV-Fenton技术可以强化煤制油废水中典型有机污染物的去除。除此之外,还对本研究所采用的两种方法在煤制油废水处理过程中的效益进行了评价,评价结果显示本研究所采用的处理方法就经济效益和环境效益而言是可行的。