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图2.7 焦化废水A2 /O处理工艺流程图
2.2.4 氧化沟硝化脱氮法
采用机械表面曝气或转剧曝气的氧化沟内可划分为好氧区、缺氧区，若其适当运行，能够取得硝化与反硝化的效果。氧化沟内生物细胞平均停留时间长达15～30 d。为传统活性污泥系统的3～6倍。BOD5和SS〔悬浮物〕的处理效率均为95%以上，总氮为70%～80%，示意图如图2.8。氧化沟工艺可不建初沉他和污泥硝化他，有时将曝气池和二沉池合建而省去污泥回流系统，常用工艺流程如图2.9。
图2.8 氧化沟示意图 图2.9 氧化沟工艺流程
此工艺特点：流程简单，运行管理方便；由于HRT大，一般为10～24h，tn(污泥龄)为20～30d，故产生剩余污泥少，且不用硝化可直接脱水，节省了处理费用；由于沟内循环流量一般为污水量的几十倍至几百倍，因此耐冲击负荷；处理效果稳定，出水水质好，污泥负荷低，为0.05～0.15KgBOD5/KgMLSS·d，一般情况下，出水BOD5浓度为10～15mg/L，SS浓度为10～20 mg/L，NH3-N浓度为1～3mg/L，P浓度＜1mg/L；基建和运行费用低。同时去除BOD5及脱氮除磷的基建费用比常规活性污泥法低40%～60%，
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运行费低30%～50%。
2.2.5 SBR法（间歇曝气活性污泥法）
该法于80年代开始丁研究与应用，它是将韧沉池出水流到曝气池，按时间顺序进行进水反应、沉淀、出水、待机(闲置)等基本操作，这种操作周期反复进行，从而达到不断进行污水处理之目的。因此不需设二沉他和污泥回流系统。曝气反应工序用于去除BOD5、硝化和磷的吸收。沉淀时因不曝气可实现反硝化，沉淀时间一般为1.0～1.5h，然后排出上清液，留下活性污泥，作为下一个操作用期的菌种。待机工序下，曝气他处于空闲状态，等下一个操作周期的开始．此工艺由于流程简单，省去了污水及污泥回流，因此受到世界各国的重视，特别是在计算机的支持下才显示出真正优势。在澳大利亚，近10年来已建成600座SBR污水处理厂，而且目前也出现了几种不同形式的SBR。
SBR工艺具有去除DOD5、生物脱氮和除磷的功能，进水工序的厌氧状态DO应控制在0.3～0.5mg/L，以满足释磷要求。好氧曝气工序DO应控制在2.5mg/L以上，曝气时间为4h为宜。之后，沉淀、排放工序均为缺氧状态，DO不高于0.7mg/L，时间为2h左右为宜。反硝化菌进行SBR所特有的贮存性反硝化作用，使NO3-－N进一步去除而脱氮。胡勤海等人用此工艺处理垃圾渗滤液，进水NH3+－N浓度为425～523mg/L，曝气6h后，出水浓度为126～216mg/L。
此法的特点：工艺简单，构筑物少，无二沉池及回流污泥系统，基建费和运行费较低；污泥易于沉淀，不会膨胀调节SBR运行方式，可同时具有去除BOD5和脱氨除磷功能；自动化程度高，耐有机冲击负荷能力强，易管理操作。该工艺比较适合我国国情，可缓解城市废水急需处理与缺乏资金的矛盾，也比较适合我国污水排放量大、水质波动大的情况。
2.2.6 短程（或简洁）硝化反硝化法
生物脱氨氮需经过硝化和反硝化2个过程。当反硝化反应以NO3-为电子受体时，生物脱氮过程经过NO3-途径；当反硝化反应以NO2-为电子受体时，生物脱氮过程则经过NO2-途径。前者可称为全程硝化反硝化，后者可称为短程(或简捷)硝化反硝化。
与全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下的优点：①硝化阶段可减少需氧量，降低了能耗；⑦反硝化阶段可减少有机碳源，降低了运行费用；③反应时间缩短，反应器容积可减小；④具有较高的反硝化速率；⑤污泥产量降低；⑧减少了投碱量等。对低COD/NK4比的焦化废水具有重要的现实意义。
目前比较有代表性的工艺为SHARON工艺，该工艺采用的是完全混合反应器(CSTR)，反应器适合于处理高浓度含氮废水，通过控制温度和HRT就可以自然淘汰掉硝化菌，使反应器中的亚硝酸菌占绝对优势，从而使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段，并通过间歇曝气便可达到反硝化的目的。
李春杰等采用一体化膜－序批式生物反应器处理焦化废水的过程中获得了稳定、高
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效的短程硝化作用，平均亚硝化率为91.1%；耿艳楼等以内循环式生物反应器作为好氧反应器，以固定床反应器作为缺氧反应器和厌氧反应器，进行了简捷硝化－反硝化过程处理焦化废水的试验。试验结果显示，简捷硝化—反硝化过程具有更高的COD和氨氮去除负荷，更低的出水NO3-－N浓度，脱氮效果远远优于传统硝化－反硝化过程。郑金伟等利用A/O/O生物脱氮工艺通过对亚硝酸型反硝化生物脱氨与硝酸型反硝化生物脱氮工艺的比较，探讨了需氧量、耗碱量及投资降低的机理。他们认为，在焦化污水处理工艺中，A/O/O工艺在耗氧量、碱耗及投资等方面均低于A/O工艺，生产成本也有较大的降低，若以NaOH为碱源，可近一步降低生产成本。
2.2.7 同时硝化反硝化
同时硝化反硝化(SND)，是在一个反应器中同时实现硝化反硝化。王建龙对同时硝化反硝化机理从生物学、生物化学和微环境理论的角度进行了总结，并探讨了应用固定化技术可以实现同时硝化反硝化。同时硝化反硝化工艺中硝化与反硝化2个阶段可以在同一个反应器中完成，省去第二阶段的厌氧反硝化池或减少其尺寸，简化了工艺流程；硝化产生的酸度可部分被反硝化的碱度中和；可以缩短水力停留时间，减少反应器体积和占地面积。
赵庆样等研究了将硝化菌和反硝化菌混合包埋，利用载体对氧产生的扩散阻力在颗粒内部形成好氧区、缺氧区和厌氧区，使硝化和反硝化2个过程有机地结合在一起，在好氧条件下同时进行硝化和反硝化。研究认为，海藻酸钙是包埋固定硝化菌和反硝化菌较为理想的载体；利用混合固定的硝化菌与反硝化菌进行单级生物脱氮时的最适当的pH值和温度分别是8.2℃和30℃；周少奇等对同时硝化反硝化生物脱氮新技术的影响因素进行了较全面的探讨，认为影响SND的控制因素主要有絮凝体结构、DO浓度、碳源及ORP等，指出了实现SND一些急需解决的主要问题。
2.2.8 厌氧氨氧化
厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，自养的厌氧氨氧化细菌微以NH3为电子供体，以NO3-或NO2-为电子受体，将NH4+、NO3 -或NO2-转变成N2的生物氧化过程。氨的厌氧氧化具有以下优点：无需外加有机物作电子供体，既可节省费用，又可防止二次污染；可使耗氧能耗大为降低；氨厌氧氧化的生物产酸量、产碱量大幅下降，可以节省可观的中和药剂。Broda在1997年发表的一篇题为“在自然界中遗失的两种微生物”论文中认为存在反应式：
NH4+ + NO2- →N2↑+ H2O
Muider在实验室规模的反硝化流化床反应器中，发现了氨和硝酸盐的同时消失，推测反应式为：
5NH4+ + 3NO3- →4N2↑+ 9H2O+ 2H+
与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化不需要氧气，不需要外加碳源，产污泥低等优点。
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与反硝化过程相比，厌氧氨氧化过程不需任何外援有机物质，即不受废水C/N比的限制。该工艺存在的缺点是因生物产率低造成系统停留长，因而所需反应器容积大。
2.3 研究方案的选择
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生物脱氮技术由于具有处理效果好、处理过程稳定可靠和操作管理方便等优点而得到广泛运用，为水体中氨氮的去除提供了有效手段。生化法脱氨氮的形式多种多样，且因其经济和无二次污染等特点而具有很大潜力，成为研究的焦点。同时，焦化厂的氨水中含有的酚、氰等只有经过生化处理之后，才能达到排放标准。生物脱氮技术目前是焦化行业认同的最好的脱氨氮的方法。
然而，焦化厂生化处理工艺还是存在流程长、费用高、投资大等特点。且对入水有一定的要求。为了减轻生化处理负载，必须要对剩余氨水进行预处理。
目前，预处理的方法有空气吹脱法、絮凝沉淀法、折点加氯法、沸石吸附法、蒸氨法等。
絮凝沉淀法可用于高氨氮废水的预处理，但运行费高；折点加氯法和沸石吸附法都适用于深度处理，但前者液氯费用太高且难保存，而后者再生液的处理仍是一个问题；蒸氨法能耗大，成本高，固定铵盐的脱除率低，总NH3－N高，使活性污泥生化处理的负荷较大，长期以来焦化厂氨氮废水的处理很难达到国家废水处理的排放标准。空气吹脱法，没有彻底解决氨氮的污染问题，而是成为了二次污染源进入了大气。另外上述的方法中所加的试剂（NaOH、MgOH等）对生化处理有很大的影响。也就是说，从工艺的匹配性来说，以上脱氨工艺都与后续的生化处理结合的不太好。
因此，考虑到工艺的匹配性、水量、处理场地、回收的经济价值、药剂来源及运输条件、管理方便与否、运行费用等各方面的要求，我们采用煤气吹脱解吸法来对剩余氨水进行处理，希望为焦化厂剩余氨水的处理和综合利用找出一条新的有效途径。
同时我们知道A2/O工艺具有较高的去除污水中有机物脱氮除磷的效果，但A2/O工艺的操作管理教一般的活性污泥法要求严格，各种条件要控制好，要求操作管理人员严格控制好工艺条件，否则将达不到预期的目的。而且还存在着污泥负荷不能太高的弱点，但是，在脱氮除磷减轻水体富营养化方面，A2/O工艺是颇有发展前途的处理工艺，该法在厌氧部分不需要供氧，电耗少，运行费用低，并且剩余污泥量少，可使污泥处理费用比较大幅度地减少，不仅是节能污水处理工艺，同时也是经济有效的脱氮除磷较先进工艺。
而吹脱法具有运行成本低、工艺简单、便于操作等优点。以及与A2/O生化处理工艺的适应性，取得了较好的效果，经处理后的废水中氨氮的脱除率达到98%以上，大大减轻了A2/O法的负荷，这是处理焦化废水的关键。
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