3)主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的

污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从

0 缓慢上升到 2.5mg/L 来保证硝化、反

硝化以及磷吸收的同步进行

[3]。

　　

a．硝化反硝化。同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺

氧混合程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生

[4]。通常认为在系统中，氮去

除机制与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧

(DO))的浓度梯度有关，这样硝化

菌存在于高溶解氧区或正氧化还原点位

(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还

原点位

(OPR)下活性十足[5]。CAST 工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使

其从

0 逐渐上升到 2.5mg/L 左右，这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化，

由于氧在活性污泥絮体内的传递受到限制，而具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透
到絮体内部有效地进行反硝化。另外，该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通
过主反应区，顺序经过缺氧

-好氧-厌氧环境，尤其在非曝气阶段 0.5h-1.0h 内污泥层以胞

内在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源，进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定
的反硝化作用。

　　

b．磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的，生物选择器不曝气这样反应

环境非常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境，当选择器处于厌氧环境，聚磷菌依靠水解体
内的聚磷

(Poly-P)水解释放出正磷酸盐，同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物，并

将其在体内合成为细胞学储备物质

PHB；在主反应区为好氧环境时，聚磷菌以游离氧为电

子受体，将细胞储备物质氧化，并利用该反应所产生的能量，过量地在污水中摄取磷酸盐
并合成为

ATP，其中一部分转化为聚磷贮存能量，为下一周期的厌氧释磷做准备。由于好氧

段的吸磷量要远大于厌氧段的释磷量，所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。若要在生
物除磷的基础上进一步强化除磷效果或达到完全除磷的目的，可加入铝盐或铁盐，根据所
去除磷浓度的大小，化学污泥在池子中的浓度约在

1.7g/L～2.0g/L 左右，化学污泥可以

进一步提高沉淀污泥的压缩能力。

CAST 工艺是活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环，这

将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。根据

Gorony 等人的研究，当微生物内吸附大量降

解物质，而且处在氧化还原点位为

+100mV～-150mV 的交替变化中时，系统可具有良好

的生物除磷功能

[1]。

　　此外，在曝气结束后，主反应区进行泥水分离，由于此阶段无进水水力干扰，在

静止环境中进行，从而保证系统良好的分离效果。

CAST 整个工艺过程遵循生物的“积累一

再生

”原理，生物先在生物选择器经历一个高负荷反应阶段，然后在主反应区经历一个低负

荷反应阶段，完成反应过程如图

2 所示，生物选择其中较高的污泥絮体负荷，可以使废水

中存在的溶解性易降解有机物通过酶转移机理予以快速地吸附和吸收进行底物的积累，然
后在污泥絮体负荷较低的主反应区完成底物的降解，从而实现了活性污泥的再生。再生的污
泥又以一定的比例回流至生物选择器中，进行机制的再次积累，这样不断地循环完成了生
物的

“积累—再生”，实验和实际应用表明，当高于 75%的易降解有机物质通过酶转移机理

去除，则剩余可溶解

COD 小于 100mg/L[5]。