摘要：本篇文章主要针对三种运行模式下的CAST工艺脱氮性能做出相关的研究和分析，三种运行模式分别是常规模式、缺氧好氧模式、缺氧好氧交替模式。经研究结果表明，缺氧好氧交替模式下的氨氮去除率比较高，三种模式都可以实现亚硝酸型的硝化，但是亚硝酸型硝化和温度关联密切，随着温度上升会逐渐消失。本文仅供同行业的其他工作人员作为参考意见。

关键词：循环式活性污泥法;生物脱氮;亚硝酸型硝化;硝化速率;反硝化速率

中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.048

Denitrification performance of cast process in three operation modes

Jin Xudong

（Anshan Qingchang water Co.，Ltd.，Anshan Liaoning 114000，China）

Abstract：This paper mainly studies and analyzes the denitrification performance of cast process under three operation modes，including conventional mode，anoxic and aerobic mode，and anoxic and aerobic alternative mode.The results show that the removal rate of ammonia nitrogen under anoxic and aerobic alternative mode is relatively high，and the nitrification of nitrite type can be realized in all three modes，but nitrite type can be achieved Type C nitrification is closely related to temperature，and will disappear gradually with the increase of temperature.This article is only for reference of other staff in the same industry.

Key words：Cyclic activated sludge process;Biological denitrification;Nitrous nitrification;Nitrification rate;Denitrification rate

1 实验材料和方法

（1）进水水质和接种污泥，实验以模拟某污水处理厂进水水质的人工配水作为实验用水，通过相关设备控制进水的流量，本实验中的设备是蠕动泵，采用的碳酸氢钠的碱度需要在一定的范围内，最高不超过8，最低不要低于7.5。還需要向其中加入一些微量元素，确保实验在常温下一运行，周围的环境要在10～27℃之间。实验所采用污泥为回流污泥，因其取自污水处理厂，所以脱氮效果好，在镜检时发现种虫较多，并且生物资源较为丰富。

（2）实验装置，在进行实验时，采用的反应器的总体积为28.8L，有效容积为21.6L，材质为有机玻璃，每个反应器对生物选择区和冲水比均占有一定比例，运行方式为均自动控制。结合实际情况，对进水回流沉淀等过程进行自动的掌控，也就是说反应器会结合实际的情况，自己对各环节进行启动和停止工作。要确保实验过程是在室温进行下，由蠕动泵提供实验的用水，空气压缩机提供曝气的气源，采用粘砂块曝气头曝气，并且由转子流量计控制气体的量。在生物选择区，要设立搅拌器，让水泥进行均匀混合的搅拌，混合液从反应器的末端回流到选择的前端。

（3）运行模式，一般来说，CAST工艺的运行周期分为四个阶段，分别为进水、曝气、沉淀排水和闲置，在该反应中设置了三个反应器，这三个反应器同时运行，确保三个反应器进水的流量相同，并且所有的反应器的运行周期为4h，每天三个反应器都需要运行六个周期，确保混合液回流量是进水量的20%，整个周期都在进行回流工作，本实验中主要有三种模式，分别是常规运行模式，缺氧好氧模式，缺氧好氧交替模式。

（4）检测分析项目及方法，在检测和分析实验中的水样时，一定要结合我国相关的标准和方法，其中COD采用的是国家标准方法重铬酸钾法，氨氮采用的是纳氏试剂光度法，硝酸盐氮采用的是紫外分光光度法，同样其他各项指标都需要按照国家的标准方法进行测定。

（5）实验方案，在实验室三个反应器都需要维持相同的污泥浓度，三个反应器在实验开始前5d运行时均采用常规模式，曝气量设定为0.1h/m3，从第六天开始，反应器2和3分别运行缺氧好氧模式和缺氧好氧交替模式，初期，每个反应器曝气量都为0.2h/m3。在实验期间需要对相关数据同步测定（进水与出水的氮基质浓度），当这三种模式均稳定运行后，比较三种模式下的氨氮和总氮去除情况。为了更好了解的系统脱氮性能，在系统稳定以后，需要对反应器的氮基质浓度进行测定，确定各系统的硝化模式。具体的实验方法就是从各反应器中各取两升回流污泥到CAST反应器中，再放入CAST反应器之前，需要将回流污泥淘洗三次，然后将这些污泥平均分为两份，分别放在容量相同的两个CAST反应器中，一个反应器中加入相关的元素和NH4—N使其进行消化反应，另一份加入碳源和NO3—N使其进行反硝化反应，然后根据氮基质浓度的变化计算硝化反应和反硝化反应中的速率。

2 结果和讨论

实验运行分为三个阶段，第一个阶段是1～35d，实验的环境温度保持在10～15℃，有相关的数据可以得出常规模式下的氨氮，平均去除率最高。产生这种现象的原因主要是每种模式下的曝气时间不同，三种模式下的曝气时间逐渐减少，伴随着曝气时间的减少，使得氨的氧化效率逐渐降低。此外，在三种模式下的TN平均去除率分别为61.8%、66.1%、66.2%，结合这些数据，我们可以得知平均去除率和本实验中氨氮的平均去除率相差不多，所以我们可以得知在该阶段中主要因为氨氮的氧化影响了系统总氮去除效率。第二个阶段是36～70d，在该期间内，温度要保持在15～24℃，伴随着温度的升高，氨氧化的速率不断的增加，从某种角度上来说，氨的氧化速率和温度两者之间成正比关系，在该阶段中三种模式下的氨氮平均去除率分别为98.9%、95.3%，78.3%，TN的平均去除率分别是61.8%，66.1%，66.2%，但是在缺氧好氧和缺氧好氧交替阶段都增加了缺氧段，所以使得这两个模式下的总氮去除率高于常规模式。因此，在该阶段中影响总氮去除率的主要因素是返硝化。第三个阶段是71～95d，温度在24～27℃，在该阶段中，各反应器中的氨氮被彻底氧化，但是因为常规模式下的主反应区没有缺氧的环境，不利于反硝化细菌的生长，但是反模式2和模式3存在缺氧搅拌，并且模式3的搅拌时间比模式2长，加强了反硝化性能，总氮的去除率逐渐提升。所以总的来说，在氨的氧化条件比较充分时，模式3条件下的脱氮性能最好。产生这种现象的原因，主要是因为缺氧时间较长，促进反硝化反应的进行，并且第三阶段中的环境温度比前两个阶段中的环境温度高，使得生物的活性得到一定的提升。所以在第三阶段中，各模式下的TN去除率明显比前两个阶段的TN去除率高，其他学者的研究结果也证明了这一结论。

3 不同运行模式对硝化速率和反硝化速率的影响

（1）硝化速率，结合实验数据，我们可以得知和常规模式相比，缺氧好氧模式下的NOB的活性受到了一定的抑制，而缺氧好氧交替模式下的硝化反应，在进行了120min以后，NH4—N仍有大量的残余，并且氨的氧化速率远低于常规模式和缺氧好氧模式，产生这种现象的原因，主要是系统在实现硝化反应以后因为曝气的时间较短，使得AOB得不到充分的繁殖，進而降低系统内AOB总体的数量。

（2）反硝化速率，结合相关的数据，我们可以得知缺氧好氧模式下的反硝化速率最高，其次是缺氧好氧交替模式，最后是常规模式.产生这种现象的原因，可能是在常规模式下的主反应区内不存在缺氧环境，抑制了反硝化细菌的生长，而缺氧好氧和缺氧好氧交替模式下均存在缺氧搅拌，所以使得系统内的反硝化细菌的数量多于常规模式，反硝化细菌的数量得到增加，进而提升了返硝化的速率。m 2模式下的消化速率之所以比缺氧好氧交替模式下的大，可能是因为缺氧好氧模式下的缺氧段的亚硝酸盐含量比缺氧好氧交替模式下的含量高，所以缺氧好氧中返硝化菌数量也比缺氧好氧交替模式下的数量多，因此，反硝化速率最快。

4 总结

综上所述，在常规模式，缺氧好氧模式，缺氧好氧交替模式三种情况下，其中缺氧好氧交替模式下系统的总氮平均去除率最高，缺氧好氧模式下的硝化速率和反硝化速率最快。

参考文献

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收稿日期：2020-01-16.

作者简介：金旭东（1987-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为污水处理调试与运营。