从废水水质指标来看，此废水宜采用“物化+生化+物化”的处理工艺。物化处理的主要任务是去除油类、硫化物、氰化物、高浓度氨氮及挥发酚，保障生化处理的正常进行;生化处理的主要任务是降解废水中的可生化降解物质，并进行脱氮;生化出水再进行物化处理，进一步去除废水中污染物质，确保达标排放。但物化和生化处理工艺种类较多，各有特点，如何因地制宜选择选择成熟、可靠、合理的处理工艺，合理布置，降低投资和处理费用，是本项目的关键。
生物脱氮是硝化与反硝化的应用。硝化是在废水处理中，氨氮在有氧条件下通过好氧菌作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的反应。反硝化是在缺氧条件下脱氮菌利用消化反应所产生的NO2-N和NO3-N来代替氧进行有机物的氧化分解，将NO2-N和NO3-N中的N还原成氮气逸出，完成脱氮任务。
生物脱氮国内有诸多方法，但应用于焦化污水中当属A/O内循环工艺*为经济有效。我们选用的处理工艺为：格栅井+隔油沉淀+浮选气浮+反应沉淀+氨氮吹脱+UASB厌氧反应器+一级A/O生化处理+二级A/O生化处理+MBR。

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煤制气冷却水首先进入调节池，调节池主要起到调节水量与均衡水质的作用，同时调节池底设有穿孔管，通过空气的搅拌作用，不同时段、不同浓度的废水在池子中均匀混合，降低水量和水质对后续单元的冲击。出水自流进入隔油沉淀池，普通隔油池主要用于去除水中的浮油，其油粒粒径一般在150微米以上，不能去除颗较小的油珠。但本隔油沉淀池，由于其内增设了斜管装置，使同样体积大小的隔油池相对的增加了池的面积。非常可观的缩小了油珠上升距离，使较小的油球即有上升至水面的可能性，从而使水中的油粒更多地分离出来.同时，水中的固体物质，杂质又有较好的机会接触斜板板面，聚集在一起很快沉积下来，使污水处理进一步得到完善.因力污水杂质中含有很大数量的油份。所以使用斜管隔油装置效果远远超过同等规模的隔油池。分离去除污染物后的废水自流进入调节池，分离的油进入集油罐定期外运处理。
隔油沉淀池出水进入气浮装置，在气浮装置前投加PFS、PAM，经絮凝后混合液流入气浮装置中，骤然减压释放的无数微细的过饱和气体与“矾花”及水中悬浮类结合浮上水面形成浮渣，刮渣机定期将浮渣刮去，浮渣顺管道排入污泥池。分离去除污染物后的废水自流进入沉淀反应槽，通过投加酸调节其PH值≤3后投加H2O2和Fe2+，其实质是2价的铁离子和双氧水之间的链式反应催化生成高活性的·OH自由基，·OH自由基与难降解的有机物反应，使之发生部分氧化、藕化、或氧化，形成分子量不太大的中间产物，从而改变他们的可生化性、溶解性、和混凝沉定性。PH值调至碱性并有O2存在时，还会生成具有凝聚、吸附性能的Fe(OH)3，有利于有机物的进一步去除。其可以在短时间内实现对有机物的完全降解，而且不受废水的种类、成分、浓度的限制，特别适用于生化难降解有机废水的处理。然后通过投加碱来回调PH后出水直流进入斜管沉淀槽沉淀。协管沉淀槽出水由泵提升至氨吹脱塔进行脱氮。
脱氮后废水直流进入调酸池，在调酸池中投加H+调节PH，然后由泵提升进入UASB厌氧反应器。废水中难以降解的芳香族有机物在厌氧段开环变为链状化合物，链长化合物开链为链短化合物。由于废水中含有大量的喹啉、吡啶和异喹啉等难降解的化合物，设置厌氧的目的主要是借用厌氧生物对多环类化合物的变构或解链作用，把好氧和兼氧生物难降解的某些物质转化为易降解的物质。生化系统主要采用“A/O硝化反硝化法”为主体工艺。
本污水中有机成份较高，BOD5/CODcr=0.6，可生化性较好，因此采用生物处理方法大幅度降低污水中有机物含量是*经济的。由于污水中氨氮及有机物含量较高，特别是有机氮，在生物降解有机物时，有机氮会以氨氮形式表现出来，氨氮也是一个重要的污染控制指标，因此污水处理采用A/O生物接触氧化工艺，即生化池需分为A级池和O级池两部分。调节池内污水采用污水提升泵提升至A级生化池，进行生化处理。在A级池内，由于污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2--N、NO3--N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续O级生化池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，*终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用，污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于完全的情况下，硝化作用能顺利进行，特设置O级生化池。
A级池出水自流进入O级池，O级生化池的处理依靠自养型细菌(硝化菌)完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2--N、NO3--N。O级池出水一部分进入下级处理单元，另一部分回流至A级池进行内循环，以达到反硝化的目的。在A级和O级生化池中均安装有填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制在0.5mg/l左右;在O级生化池内溶解氧控制在3mg/l以上。
O级生化池一部分出水回流进入A级池，一部分流入MBR池。膜-生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)是一种将膜分离技术与传统生物处理工艺有机结合的新型**污水处理与回用工艺。它用具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。
该工艺以膜组件代替传统污水生物处理工艺中的二次沉淀池，通过膜组件的**截流作用使得泥水彻底分离;并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中**菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率;由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题;同时，在低污泥负荷下运行也减少了剩余污泥产量，从而解决了传统生物处理工艺普遍存在的出水水质欠佳、占地大、运行维护复杂、易发生污泥膨胀导致出水水质恶化等突出问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强，可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。目前广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用中。