2015年西藏地区发布“西藏水十条”,要求到2020年拉萨污水厂出水达到一级A,污泥无害化处置率超90%。实现氮磷达标是污水提标的关键。拉萨市污水处理厂进水COD低,碳源不足,极大影响了脱氮除磷效果。污水厂剩余污泥(尤其是胞外聚合物)中含有大量的多聚糖、蛋白质和少量DNA,如能将污泥中的有机物溶解出来,回流至生物脱氮处理系统,这样既解决了碳源不足问题,又实现了污泥减量。因此,如何高效破解污泥使高分子有机质溶出,成为目前研究的重点课题。本课题以拉萨市某污水处理厂剩余污泥为研究对象,分析了原始污泥上清液中的成分组成;研究了单独超声波破解技术、单独NaOH破解技术以及超声协同NaOH破解技术对污泥破解效果的影响;考查了超声协同NaOH技术中的超声功率、pH值和反应时间对单位溶出SCOD能耗的影响,确定了该技术破解污泥的最优条件;通过对比三种破解技术,选出了拉萨市污水处理厂污泥破解的最佳技术。本课题为高原污水厂实现“污水提标排放”和“污泥低成本处理处置”的目标提供了技术参考。(1)为了方便对三种破解技术进行评价,首先对原始污泥上清液进行了基本性质测定:其中污泥浓度为7103mg/L,上清液SCOD、蛋白质、多糖和DNA浓度分别为22.48、7.35、2.85和1.71mg/L。(2)以污泥破解后上清液的SCOD为评价指标,对单独超声技术、单独NaOH技术和超声协同NaOH技术进行了评价,结果发现:单独超声技术,超声功率和反应时间对污泥破解效果有显著影响,超声能使大量污泥絮体结构遭破坏,使上清液溶解性有机物增加,当超声功率为100w,反应时间为20min时,污泥上清液中SCOD浓度为1401.09mg/L,其中,蛋白质浓度为311.43mg/L,多糖浓度为109.23mg/L,DNA浓度为66.25mg/L;单独NaOH技术能够破坏污泥结构和微生物细胞,促进有机质溶出,且pH值越高NaOH破解时间越长越有利于污泥的破解,当pH=12,破解时间为20min时,污泥破解及有机物释放效果较好;超声协同NaOH技术破解污泥,有机物的溶出量随NaOH的投加量和超声时间增加而增大,当超声功率为100w,pH=12,反应时间为20min时,SCOD浓度为4329.89mg/L,其中,蛋白质浓度为962.86mg/L,多糖浓度为337.52mg/L,DNA浓度为202.5mg/L。(3)采用响应曲面法考察了超声功率、pH值和反应时间对单位溶出SCOD能耗的影响;同时对超声协同NaOH技术中得到的两种最佳条件进行比选。结果表明污泥pH值和反应时间之间的相互作用显著,而超声功率和反应时间之间以及超声功率和pH值之间的相互作用不显著。经优化得出最佳操作条件为超声功率100w,pH=10,反应时间为30min,在此条件下,实际单位溶出SCOD能耗为27.910kwh/kg;通过与影响因素确定的最佳操作条件得出的单位溶出SCOD能耗相比较,发现采用响应曲面法得到的操作条件最佳。(4)通过三种技术对污泥的破解程度、碳氮比和碳磷比以及破解后的污泥形态进行分析,发现超声协同NaOH技术破解污泥的效果优于其它两种技术,该技术能够实现微生物的细丝结构和细胞壁完全溶解,从而提高污泥上清液中有机物浓度。