循环式活性污泥工艺---CAST(Cyclic Activated Sludge Technology)工艺属于间歇式活性污泥法的一种，因其具有工艺流程简单、运行方式灵活、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效果良好等优点而得到广泛的应用。但是实际应用中，尤其是小城镇污水处理厂设计规模偏大与污水收集管网不完善等原因导致的污水量不足造成CAST工艺水力停留时间较长，使得污水处理厂的启动与运行困难；另外，活性污泥系统硝化菌的富集困难是影响污水处理工艺处理效果的难题。本研究基于白河县新建污水处理厂CAST工艺的启动与调试项目，研究了初期运行水量远低于设计水量条件下CAST工艺活性污泥的培养和活性污泥系统硝化菌富集的问题，并且以该污水处理厂CAST工艺的稳定运行和脱氮能力分析为基础，研究了CAST工艺的脱氮过程和脱氮影响因素。本研究的主要成果有：1.对该污水处理厂进水水质水量进行近半年的监测，了解该污水处理厂服务区内进水水质水量规律，发现该地区污水有以下特点：一，由于地处山区，污水收集较快，没有调节池、均质池等缓冲构筑物，致使频繁进水；二，该地区污水水质水量变化较大，一天之内不同时段污水水质水量相差较大，不同季节污水水质水量变化也较大，对工艺冲击较大。2.在污水处理厂内进行大量现场实验，监测进出水水质、活性污泥浓度、曝气池内溶解氧，观察活性污泥沉降性能、活性污泥微生物相等。对实验数据进行分析处理和工艺处理效果进行分析，不断调整运行方案，完成该污水处理厂活性污泥的培养，总结分析了高内源呼吸时间条件下活性污泥培养的影响因素，研究发现DO、SRT和HRT是其主要影响因素，尤其是SRT对于控制活性污泥浓度至关重要。3.通过对本污水处理厂CAST工艺脱氮过程的研究分析认为，溶解氧和污泥龄是影响CAST工艺脱氮效果的主要因素，尤其是溶解氧浓度的影响至关重要。研究发现CAST工艺脱氮的主要反应为同步硝化反硝化，尽量控制反应池内溶解氧浓度在0～2.0mg/L之间，且约有50%曝气时间溶解氧接近于零，30%曝气时间在1.0mg/L左右，20%曝气时间在2.0mg/L左右，能够很好的实现同步硝化反硝化取得良好的脱氮效果。4.应用于城市生活污水处理的CAST工艺，常规运行周期为4h，但对于进水量严重不足的CAST工艺，建议其运行周期为6h，闲置/进水/曝气4h，沉淀1h，出水1h，其中可以根据进水水量水质变化及有机物去除情况合理调整闲置、进水、曝气时间比例。调试运行结果表明，当水温高于15℃，控制活性污泥浓度4000mg/L左右和污泥龄15d左右运行；当水温低于15℃，控制活性污泥浓度4500mg/L左右和污泥龄20d左右运行。5.本实验研究表明，CAST工艺的启动必须保证足够大的交换比λ(λ≥0.17)，且水力停留时间不宜过长（不超过35h），其关键控制指标为SRT和曝气时间比，SRT宜控制在20d左右，曝气时间比应根据进水水质水量及水温等条件灵活控制，但不宜小于0.5。研究还表明，内源呼吸比ηen可作为污水处理厂调试运行措施有效性控制参数，即控制ηen/C（内源呼吸与去除有机物呼吸比例）在5～10%和ηen/N（内源呼吸与去除氨氮呼吸比例）值在15～20%，可使污水处理工艺稳定运行且对有机物有较好的去除效果。