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臭氧、超声波处理活性污泥可以破坏污泥结构及微生物细胞膜,使污泥胞内外物质转移至液相,实现污泥减量。不同投加方式下臭氧和超声的利用率及污泥破解效果不同,论文采用臭氧-超声结合的方式,研究了臭氧、超声、以及超声-臭氧协同作用下的污泥溶胞效果,对比了三种处理方式下溶胞机制的异同,评价了三种不同回流方式下超声-臭氧溶胞技术对AAO工艺出水水质、污泥性质、减排效果的影响。分别研究了臭氧、超声和超声-臭氧协同对剩余污泥的减量效果,在臭氧投加方式中引入了射流曝气与普通的曝气头曝气作减量效果对比,结论如下:超声减量效果随着声能密度的上升而提高,3.0W/mL下作用30min污泥减量率达到39.77%,比1.0W/mL下的减量率高13.99%;射流减量效果随着流量的增大而提升,1200L/h下投量为0.186g 03/gSS时减量率达到47.89%;使用曝气头投加臭氧0.20gO3/gSS时污泥减量率为43.15%;采用响应曲面法对超声-臭氧协同减量进行试验设计,得到超声1.37W/mL、臭氧0.18g O3/gSS的最佳组合,该条件下最大污泥减量率为67.17%,比相同条件下超声、臭氧单独处理的减量率之和高出5.17%,认为超声与臭氧组合发生了协同作用。对三种破解方式下溶胞机制的研究表明:超声-臭氧协同下的溶胞过程更加高效,超声、臭氧和超声-臭氧协同作用下蛋白质单位溶出率分别为32.14mg/gSS、56.58mg/gSS、59.8mg/gSS,超声-臭氧协同作用可加速微生物细胞死亡,脱氢酶活性在反应开始后急剧下降,在0.064gO3/gSS时已完全失活。超声-臭氧协同处理后,污泥絮体粒径细化,平均粒径从48.32μm减小到32.64μm,且大颗粒絮体明显减少;部分溶出有机质被03氧化为无机物后随着尾气散逸,C、N、P元素损失分别占溶出质量的16.6%、5.7%、3.17%。结合显微镜镜鉴和核酸荧光染色分析,超声的空化作用主要对污泥结构进行破坏,而溶胞能力差;O3分子溶胞能力强,污泥被氧化后变为碎片,胞内核酸溶出殆尽;超声-臭氧协同处理提升了 O3传质速率和氧化作用效果,对污泥的EPS、丝状菌、其余微生物细胞膜都存在强烈的破坏作用,破解后污泥看不到绿色荧光及絮状物。溶胞液在60%的回流比下,采用回流至厌氧区、一半厌氧区一半缺氧区、回流至缺氧区三种方式,考察其对AAO系统影响,结果表明:连续运行20d内,三种回流方式对AAO系统的出水COD、氨氮无显著影响,TN去除率分别为84.42%、82.55%、81.79%,TP平均去除率分别为80.95%、83.77%、85.26%,与对照系统相比,溶胞液回流提升了系统脱氮功能,但除磷能力下降;三个系统中污泥组成改变,MLVSS/MLSS值升高,污泥的沉降性能得到提升,SVI值明显下降;溶胞液回流至厌氧区的AAO系统减排效果最好,污泥表观产率、累计排泥量分别下降39.84%、51.3%。综合出水水质及污泥减排效果,最佳的回流方式为回流至AAO系统的厌氧区。