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焦化废水成分复杂,毒性大,含有大量难生物降解有机物,属于难处理有机废水。传统的生物法或单一的废水处理技术都难以使焦化废水中COD和氨氮达到国家环境排放标准。本文在课题组前期研究基础上,将固定化微生物技术引入A-A-O工艺中并对其改进,解决微生物对生存环境条件要求苛刻且微生物活性不高、剩余污泥量大、污泥后续处理复杂等问题,研究考察了影响微生物性能的因素以及改进后的固定化微生物新工艺对焦化废水中COD和氨氮的处理效果,并对改进后工艺的运行和COD、氨氮的脱除效果进行了比较,具体研究内容包括:采用优化的PVA-H3BO3法包埋未经驯化的活性污泥,制备的固定化小球活性恢复期为10 d左右。实验结果表明,该法制备的固定化颗粒与普通PVA-H3BO3法相比其水溶膨胀性得到很好改善,克服了因颗粒膨胀导致固定化微生物使用寿命缩短的问题。固定化颗粒在培养3个月后均未出现明显破损、溶胀或变形。固定化小球的机械强度:新制备普通小球＜新制备冷冻小球＜曝气培养1个月后的普通小球＜曝气培养1个月后的冷冻小球。在相同条件下,游离活性污泥和固定化小球对不同浓度焦化废水进行处理,固定化小球对有机物的降解能力明显优于游离活性污泥,尤其在处理高浓度焦化废水时,固定化小球保持了较高的生物活性,对COD和氨氮去除率较高。进水COD浓度范围在463.5～2654.9 mg/L时,固定化小球的COD去除率稳定在90%～98%之间;进水氨氮浓度75.1～388.0 mg/L时,氨氮脱除率稳定在90%左右,去除率最高时达95.4%。实验证明冷冻固定化小球对高浓度焦化废水的耐受力强。实验确定了固定化微生物新工艺的最佳工艺参数:温度25～35℃、回流比4.0、水力负荷1.8 m3/（m3·d）、控制好氧池pH值在8.0左右。在系统稳定运行阶段,出水达国家一级排放标准,COD和氨氮的平均去除率分别为93.6%,94.4%。固定化微生物新工艺抗冲击负荷能力强,可稳定、有效的同时去除COD和氨氮。氨氮的去除仅发生在好氧段。COD在厌氧、缺氧和好氧各段的去除率分别为16.9%、57.1%和20.3%。厌氧段去除的有机物很少,但大大提高了有机物的可生化性,为系统提供了碳源,降低了废水的处理成本。缺氧段对COD总去除率的贡献较大。系统进水COD在经过厌氧、缺氧段处理后已被大部分降解,进入好氧阶段的COD含量为200～300 mg/L,有利于硝化作用的进行。在固定化微生物新工艺与A-A-O工艺处理焦化废水的比较实验中,A-A-O工艺在进水COD浓度为875.0 mg/L时COD去除率可达89%,但随进水COD浓度增大去除率逐渐降低。当进水COD浓度为2340.2 mg/L时,系统的COD去除率降至60%以下。有机负荷突然增大时,该工艺达到稳定运行的恢复期为5～6天,而新工艺仅为3天。A-A-O工艺在不设二沉池时出水悬浮污泥含量较多。在整个实验过程中,固定化微生物新工艺的COD去除率均保持在90%以上。出水较澄清,不需泥水分离,可以省却二沉池和污泥后续的处理。在总HRT为13.3 h、进水COD浓度为2316.1 mg/L、氨氮为300.5 mg/L时,A-A-O工艺的出水难以达标排放,而新工艺仍保持着较好的处理效果。