在利用活性污泥法对污水进行净化过程中,产生的大量剩余污泥作为副产物不但增加了污水处理成本,也存在着处理不当导致二次污染的风险。在此背景下,污泥过程减量技术研究备受关注。生物捕食污泥减量技术是一种绿色生态的污泥原位减量技术,以促使能量在食物链传递过程逐步消耗的方式,相较于其他污泥减量技术,具有建设运行成本低、生态环境友好等显著特点。目前对生物捕食污泥原位减量技术的研究主要在小试层次,相关学者设计制造了不同构型的生物捕食污泥减量装置,并将其与不同的污水处理工艺系统相耦合。本论文研究在小试基础上,过渡到中试层面,将缺氧/好氧-膜生物反应器与蠕虫床反应器相耦合,形成A/O-MBR+蠕虫床组合工艺,探究其运行模式和运行参数的优化,在连续运行中考察其污水处理、污泥减量、膜污染控制以及剩余污泥性质改良等方面的效能,探究污水处理与污泥减量高效协同的可能性,最后从多个方面探究组合工艺的污泥减量机理。烧杯实验确定了蠕虫的最适工作范围为20～25℃,超过30℃时蠕虫的生长繁殖与污泥捕食能力大幅下降。以日间均温30℃为界线,将组合工艺中蠕虫床的运行模式分为高温(≥30℃)厌氧侧流反应器(ASSR)运行模式、适温(<30℃)侧流蠕虫反应器(SSWR)运行模式,选取ORP、SRT、DO等关键参数对两种运行模式进行优化研究。优化后的高温ASSR运行模式参数为ORP=-150～50m V,SRT=24h;优化后的适温SSWR运行模式参数为DO=1.0～1.5mg/L,SRT=24h。在蠕虫床运行模式优化基础上,平行运行A/O-MBR对照系统和A/O-MBR+蠕虫床组合系统,在160天的连续运行过程中,组合系统蠕虫床反应器先后经历了三个阶段:高温ASSR模式、过渡模式、适温SSWR模式。在连续运行期间,对照系统与组合系统对于COD和氨氮的去除率相当,组合系统各阶段对COD和氨氮的去除效果差别不大,且出水水质一级A达标率均为100%。组合系统连续运行过程中的总氮平均出水浓度为14.79mg/L,总磷平均出水浓度为0.58mg/L,污染物去除能力较对照系统有明显的提升,通过蠕虫床反应器与A/O-MBR系统的耦合实现了污水处理系统出水水质的提高。在连续运行期间,相较于对照系统,组合系统整体污泥减量率达54.76%。不同运行状态下各个阶段的污泥减量效果有所差别。与未接种蠕虫的蠕虫床反应器相比,组合系统第一阶段(厌氧运行状态)的污泥减量率为49.20%,较第二阶段增长了26.00%;组合系统第三阶段(接种了颤蚓类蠕虫)的污泥减量率为71.59%,较第二阶段增长了48.39%。在不同温度条件下,强化解偶联(第一阶段)和强化生物捕食(第三阶段)均为组合系统带来显著的污泥减量效果。蠕虫床反应器的耦合使A/O-MBR膜池的膜污染得到有效减缓,组合系统中未出现对照系统中较难通过化学清洗去除的膜污染。在第一阶段,组合系统的TMP增长速率较对照系统降低了10.70%;在第三阶段,组合系统的TMP增长速率较对照系统降低了79.11%。说明厌氧环境和蠕虫的捕食作用能够有效减缓膜污染。组合系统排除的剩余污泥在沉降性能和脱水性能方面优于对照系统,组合系统在实现较少排泥量的同时,减少了剩余污泥后续浓缩脱水处理的难度。通过系列序批实验,从蠕虫捕食、代谢解偶联、污泥衰减以及微型动物群落结构等方面研究了A/O-MBR+蠕虫床组合工艺的污泥减量机制。蠕虫对污泥的直接摄食和摄食后污泥破解对隐性生长的强化构成了蠕虫捕食作用对污泥的减量,由蠕虫捕食作用引起的污泥减量效果为174mg/L/d,占蠕虫床反应器的总污泥减量效果的51.9%。蠕虫床在第一阶段的高温ASSR模式有效地强化了代谢解偶联作用,同时二三阶段蠕虫床反应器内特殊的曝气方式对解偶联的形成也有一定的促进作用。在污泥衰减的实验中发现,A/O-MBR中发生的污泥衰减现象在第三阶段最显著,而蠕虫床中发送的污泥衰减现象在第一阶段最显著。蠕虫床较长的污泥龄和低负荷条件下,对污泥有摄食能力的其他微型动物的种类和数量在组合系统中有一定的增长,蠕虫的投加强化了这种增长效果。综上所述,A/O-MBR+蠕虫床组合工艺在中试层面上同时实现了污水处理与污泥减量,该工艺在工程扩大化生产上有很大的发展空间。