某科技廠製程今排放一股含高濃度氨氮之有機廢水(氨氮1,100 mg/L、COD 3,000 mg/L)，因以往採薄膜蒸餾法(MD)產製硫酸銨需面臨去化問題，故該廠擬改採生物系統將此股廢水所含氨氮，以硝化、脫硝方式處理。採用此方式之優點為氨氮可藉由微生物代謝轉成氮氣去除，非僅相轉變成硫酸銨固體廢棄物，仍有後續處置問題；且廠內廢異丙醇溶劑可作為脫硝程序所需碳源，有助於減少後續廢溶劑處置量體。
該廠在規劃生物系統時，採用技術成熟度最高的生物硝化、脫硝程序。但因尚未有類似應用案例經驗，為確保氨氮在硝化程序上有最大的操作彈性，採硝化(好氧O槽)→脫硝(缺氧A槽)生物處理程序，於A槽預留曝氣系統，當O槽發生氨氮生物硝化能力不足時，即啟動A槽曝氣系統，提升系統整體氨氮硝化成效。然氨氮廢水於硝化、脫硝過程，須注意水中鹼度波動影響pH值問題、碳源有效利用問題。採AO生物處理程序是否較MLE-AO程序有較佳操作彈性，可藉由生物機理模型模擬方式進行初步探討。
圖1及圖2分別為OA與AO生物處理程序建模示意，主要模擬條件設定如下
(1)OA與AO兩生物處理程序於硝化槽之pH值均控制為7。
(2)OA生物處理程序之A槽若於脫硝過程，廢水pH高於8.5，則添加硫酸將pH值降低至8.5以下。
(3)OA與AO兩生物處理程序於硝化槽之溶氧均控制於1.0 mg/L。
(4)OA與AO兩生物處理程序之TSS維持於3,500 mg/L上下。
(5)AO之內迴流量為進流量2倍。
圖1、OA生物處理程序建模示意
圖2、AO生物處理程序建模示意
圖3為OA與AO生物處理程序各槽中CODs、氨氮及硝酸氮濃度之模擬結果，模擬結果顯示，兩種程序於前述模擬情境下，高濃度氨氮廢水處理效果相似。表1為OA與AO生物處理程序於操作時之液鹼、硫酸與異丙醇添加量及單位耗電量比較整理，計算結果顯示，雖然兩程序可得類似之處理成效，但OA生物處理程序之化學藥品添加量與耗電量，顯著高於AO處理程序。主要因OA系統無法回收脫硝所產生鹼度、廢水本身碳源無法做為脫硝所需碳源等因素。
圖3、OA與AO生物處理程序各槽中CODs、氨氮及硝酸氮濃度模擬結果
表1、OA與AO生物處理程序於操作時之液鹼、硫酸與異丙醇添加量
及單位耗電量比較整理
OA與AO兩種生物硝化脫硝處理程序，應用於如此高濃度之氨氮廢水處理，OA除需較高之藥劑加藥量與耗電量外，處理過程水體鹼度變化大，pH不易穩定控制，而AO程序因內迴流調控，較有助於反應槽內水體鹼度穩定。再者脫硝狀態污泥易包覆氮氣，直接將脫硝污泥排入沉澱池，也易有產生污泥上浮問題。
