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随着我国社会经济的快速发展,城镇化建设速度的加快,人们对于水环境的现状越来越重视。传统的污水处理厂采用的是活性污泥法,考虑到此工艺剩余污泥产量大以及脱氮效果不佳,因此需要新的工艺来解决传统污水厂存在的问题。多级A/O生物膜反应器是由生物膜法工艺与多级A/O工艺耦合而来,兼顾了生物膜法污泥产量小以及多级A/O工艺脱氮效率高的特点,相比于现在的污水处理工艺具有更好的水处理效率。本文以单因素试验来分别确定对污泥产量和生物脱氮的影响因素,以及研究不同条件下降低污泥产率和提高脱氮效率的机理。在多级A/O生物膜反应器污泥减量单因素试验中,反应器随着DO浓度的升高,污泥产量逐渐降低。DO从1mg/L升高至5mg/L时,反应器中的污泥产率降低了22.3%,这是由于DO浓度越高对污泥颗粒进行好氧分解效率越高;随着反应器在HRT的升高,污泥产率逐渐降低。HRT从8h升高至16h反应器中的污泥产率降低了33.3%,这是由于HRT越长污水与微生物接触的时间越长,污泥颗粒被分解的越彻底;随着反应器在污泥回流比升高,污泥产率逐渐降低。污泥回流比从0.5:1升高至2:1反应器中的污泥产率降低了81.5%,这是由于生物膜法本就污泥产量小,再进行污泥回流会明显降低污泥产率;当反应器在温度由25℃逐渐降低到10℃时,反应器中的污泥产率升高了223%,这是由于温度降低一方面使微生物的活性降低处理效果变低,另一方面,温度降低使大量微生物死亡,造成污泥产率升高。在多级A/O生物膜反应器生物脱氮单因素试验中,反应器在DO浓度由2mg/L升高至4 mg/L时,氨氮平均去除率升高13.7%,TN的平均去除率升高5.9%,这是由于DO浓度升高主要提升硝化反应效率,而过高会影响缺氧环境的形成进而降低反硝化效率;反应器在进水流量比由2:1到1:1时,氨氮平均去除率升高1%,TN平均去除率升高10.6%,进水流量主要影响的是有机碳源的分布,去除氨氮的硝化反应不需要有机碳源,有机碳源越充足反硝化脱氮效果越好;反应器在内回流比从1:1到2:1时,氨氮平均去除率降低12.1%,TN平均去除率升高12.9%,这是由于硝化液回流主要进行反硝化脱氮,但硝化液回流浓度过高,会抑制硝化反应的进行,造成出水氨氮较高。通过以上单因素试验可以确定当反应器在3mg/L、HRT 12h、温度25℃、污泥回流比1.5:1时、进水流量比1:1、内回流比1.5:1的条件下运行时,剩余污泥产率最低以及脱氮效率最好。通过对对水中有机物的检测辅以反应器内ORP值沿程变化、污泥参数MLVSS/MLSS的变化、生物膜的显微镜观察和扫描电镜观察等分析,可以对反应器进行污泥减量的机理进行研究分析;而对沿程COD/TN/NH4+-N/NO3--N的变化,观察氨氮、硝态氮以及COD之间的变化规律,通过计算可以得出反应器内进行硝化反硝化的过程以及SND的过程,对反应器生物脱氮机理进行探究。生物载体填料的多氧化还原环境,有利于原位污泥消解,同时消解后的污泥能够释放有机碳源,促进后续的生物脱氮;同时,工艺空间上,缺氧-好氧反复耦合,进一步提高了污泥原位消减和生物脱氮效率,有效实现了反应器污泥减量与生物脱氮的耦合。