中国北方地区冬季气温较低,生活污水的生物脱氮效果难以保证。针对这一问题,提出了一种新的生物脱氮方法。循环式活性污泥生物处理工艺(CASS),因其具有占地面积少、操作简单、活性污泥的性能好、微生物去除有机物的效果较好等优点,成为了北方地区最常用的污水处理工艺,但正是其所有处理都集中在一个CASS反应器中,造成了CASS反应器中的活性污泥单一,处理有机物(COD、氨氮、总磷)的能力受到限制,尤其在低温环境下,对于氨氮的去除效果较差,因此,对于CASS在低温条件下的有效脱氮提出了较高的要求。聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,简称PVA)是一种在纺织行业应用十分广泛的高分子材料。本研究采用凝胶法制备PVA凝胶球,并作为填料用于CASS反应器中。这种填料不仅具备一般水凝胶的特性,而且具有强的拉伸性能、低毒性及密度接近于水的特性,其内部有较多的孔径,有利于包括脱氮菌在内的细菌的生长。在低温环境下,可以提高脱氮菌的浓度,同时还可避免污泥膨胀,从而有效克服脱氮菌代谢状态降低造成的脱氮效果不足的问题。首先制备PVA凝胶球填料,从得出的数据分析得到,PVA:硼酸质量比为10:0.1,加热温度为80℃时,得到的PVA凝胶球填料,吸水性能达到62g/g,密度为1.02g/cm~3,拉伸强度为47MPa,其特性最佳。其次将制备好的PVA凝胶球填料投加进CASS反应器中,并启动PVA凝胶球填料CASS,待污泥培养成熟后,对PVA凝胶球填料CASS的运行参数进行优化,研究PVA凝胶球填料CASS对氨氮去除效率,最终确定了PVA填料CASS的最佳运行方式为:在低温条件(6-15℃)下,连续进水,曝气2h,沉淀lh,进水量为5L,回流比为300%,其他条件适宜。最后经过传统CASS和PVA凝胶球填料CASS处理效果对比,尤其是传统CASS和PVA凝胶球填料CASS对氨氮的处理效果对比,实验结果表明添加PVA凝胶球填料的CASS脱氮效果良好,氨氮去除率在74%左右,传统CASS的脱氮效率在64%左右,说明PVA凝胶球填料对CASS氨氮去除效果的增强作用至少可达10%。为提高北方寒冷地区生活污水生物脱氮效果提出了一种新的方式,也为CASS的发展找到新的研究领域。