焦化废水经生化反应后仍有可生化性(BOD₅/COD_cr)低,COD_cr、氰化物和挥发酚等污染物指标不能达国家排放标准的难题。其中质量分数超过30%的氮杂环化合物（Nitrogen Heterocyclic Compounds,NHCs）,由于环状结构中N原子存在“吸电子效应”,导致分子空间位阻效应增大,呈现显著生物毒性和“三致”效应,生物降解周期长达72h以上。高级氧化法是去除该类难降解有机污染物的有效途径之一。硫酸根自由基(SO₄^●-)具有高氧化电势、适用p H值范围广的优势,其铁基催化剂(Fe²⁺和ZVI)的反应产物Fe³⁺具显著絮凝效应。本文围绕SO₄^●-氧化耦合Fe³⁺絮凝深度处理焦化废水生化出水的工艺展开研究,首先采用化学反应动力学及量子化学方法深入研究了以污染物喹啉（Quinoline,Qu）为代表的NHCs被SO₄^●-氧化的去除效能和反应机理;其次采用SO₄^●-氧化工艺深度处理实际焦化废水生化出水,通过水质参数变化、溶液特征变化及有机物种类变化,分析了该工艺去除目标污染物的效率;最后通过絮体粒径、Zeta电位、污泥生成量变化和特殊紫外吸收参数（Specific UV absorbance,SUVA）值变化,综合分析了SO₄^●-氧化耦合Fe³⁺絮凝用于焦化废水生化出水深度处理工艺的效能。研究结果表明,Fe²⁺/过硫酸盐（Persulfate,PS）和零价铁（Zero-Valent Iron,ZVI）/PS分别是SO₄^●-的激活最快体系和收率最大体系,最佳反应摩尔比分别为Fe²⁺:PS:Qu=48:24:1和ZVI:PS:Qu=24:24:1。优化催化剂的投加方式可有效提高SO₄^●-的收率,多次少量添加Fe²⁺可将Qu去除率在50min内从44.69%提高至60.87%;Fe²⁺+ZVI共激活体系,可产生“活性铁”加快电子转移,将Qu去除率在50min内从85.8%提升至92.9%,降低ZVI迟滞期。氧化反应影响因素分析表明,p H越低,溶液温度越高,Qu的降解率越高。低于40℃时,Fe²⁺和热协同增加Qu去除率;温度高于55℃时,Fe²⁺激活效应低于热激活成为SO₄^●-的淬灭剂。SO₄^●-降解Qu的反应机理可采用分子轨道理论（Molecular Orbital theory,MO）和路易斯酸碱理论（Lewis Acid base theory）解释。在酸性溶液中,Qu首先被质子化,分子中最高占位轨道（Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO）与最低未占位轨道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO）间能隙能值降低,更易于被具单占位分子轨道（Singly Occupied Molecular Orbital,SOMO）的自由基氧化;根据赫斯菲尔德（Hirshfeld）电荷计算法,利用Guassian09软件和密度泛函理论计算出喹啉各原子的正负电荷数和亲先攻击点位的优先级,推测喹啉的断环途径,并通过气相色谱-质谱分析法（GC/MS）验证了喹啉被SO₄^●-氧化时优先在苯环的5C和3C处断环,产生有机酸和有机腈,降低了生物毒性;该反应中Qu是典型路易斯碱,SO₄^●-为路易斯酸,符合路易斯酸碱理论。“铁基催化剂+PS”体系可产生具有絮凝效应Fe³⁺使高岭土胶体溶液沉淀。Fe²⁺+ZVI共激活体系降解实际焦化废水生化出水的实验表明,HCO₃^-、CO₃^2-、CN^-和SCN^-离子和其他可参与自由基链式反应的物质参与竞争SO₄^●-的活性点位,降低了目标污染物的去除率;初始p H值调至4.5,可去除HCO₃^-、CO₃^2-的影响,总有机碳（TOC）的去除率从56.29%提升至59.08%;氰化物、挥发酚、悬浮物和色度的去除率分别为99%、62.1%、61.1%和91.04%。利用气相色谱-质谱分析法（GC/MS）测定了SO₄^●-氧化焦化废水生化出水中间产物,结果表明,溶液的NHCs中除咔唑外,大部分被去除,转化为有机酸和酯类;溶液的生物毒性明显降低;反应过程中,特殊紫外吸收参数（SUVA）降低,表明溶液中芳香性的和含不饱和键的有机物大量被去除。本文提出了可有效提高SO₄^●-的生成速率的Fe²⁺和ZVI共激活PS的方法,验证了氧化-絮凝耦合处理焦化废水生化出水的效能,构建了完整的焦化废水生化出水深度处理的新工艺。