在废水处理中，连续稳定的曝气易导致硝化菌长期积累，抑制反硝化作用的发生。而非稳态DO环境下的周期性好氧、缺氧、厌氧环境，可使活性污泥絮体内部形成适宜的DO梯度分布。在DO浓度较高的时段或区域，硝化细菌将氨态氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，而在DO浓度较低的时段或区域，反应池内处于缺氧状态，微生物利用有机物为氢供体使硝态氮反硝化，还原成N2或NxOy后排入大气，从而达到脱氮目的。同时在缺氧阶段NO3--N以及NO2--N能够代替分子O2作电子受体，继续氧化污水中的有机污染物，进而能够降低好氧阶段的有机负荷。在SBR处理屠宰废水工艺中，当曝气50 min，停曝50 min时，废水中COD、TN的去除率可分别达到97%和94%。通过改变CASS工艺的运行方式，采用好氧脉冲曝气，当曝气、停曝时间分别为5、5 min时，有机物及氮的去除率都能达到80%以上。此外，通过控制氧化沟DO浓度及分布，可以实现氧化沟外沟道内的同时硝化反硝化生物脱氮，TN去除率最高可达86%。G. Yilmaz等通过好氧活性污泥实验研究指出：停曝阶段DO迅速降低，导致污泥颗粒絮凝成的紧密污泥床结构形成了一个完全缺氧的环境，因此发生了停曝阶段的反硝化脱氮，进一步提高了系统的脱氮效率。采用非稳态的曝气方式，当DO从3.5~5.0 mg/L降低到0.5~1.2 mg/L时，系统的脱氮率可以达到94.9%，且无需外加碳源。这是由于反硝化程度取决于缺氧阶段有机碳的供给程度，非稳态DO环境有利于节省碳源消耗，使更多的碳源用于反硝化脱氮，从而提高了系统整体脱氮效率。 

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