好氧颗粒污泥由于其自身结构,表面容易形成好氧区,适合硝化菌和氨化细菌生存,逐渐向内形成缺氧和厌氧区,适合反硝化细菌的生长繁殖,这种微生物分布状况有利于同步硝化反硝化的实现。目前,已有很多研究者对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化的反应机理和宏观影响因素进行研究,但是缺少对同步硝化反硝化过程的实时监测和优化控制。好氧颗粒污泥同步硝化反硝化实现的关键就是对好氧曝气过程中溶解氧的精确把控,了解溶解氧的变化规律与此过程中NH4+、NO3-、NO2-的变化情况。本文基于DO浓度实时监测曲线的变化,结合曝气过程中的处理效果,对颗粒污泥的颗粒化过程、同步硝化反硝化过程进行深入研究。本课题采用SBR反应器进行颗粒污泥培养,通过人工模拟生活污水、扫描电子显微镜(SEM)、实验室自主开发的DO监测程序等实验方法,深入了解颗粒污泥实现同步硝化反硝化的机理,有助于对好氧颗粒污泥同步硝化反硝化反应过程的优化控制,并保持长期稳定的较高出水TN去除率。通过试验,得出以下结论:(1)污泥颗粒化程度增大则对COD的平均去除率也会提高,说明生物活性和传质效果更好的微生物聚集体对COD的去除有着显著的提高作用;而污泥颗粒化程度对NH4+的处理效果影响不是很大,但好氧颗粒污泥的初步形成可以对NH4+去除起到稳定作用,使去除率不会发生较大波动;污泥由细小颗粒成长为大颗粒阶段,能够为去除P元素的聚磷菌提供适合的微观环境,TP去除率可以缓慢提高,但当好氧污泥颗粒形成,SBR对TP的处理效果会有所下降逐渐并趋于稳定。(2)SBR反应器对TN的处理效果随着污泥颗粒化的进程整体呈现上升趋势,颗粒数量的增多,可以大范围地形成溶解氧梯度,为表面的好氧硝化菌和内部的厌氧反硝化菌提供良好生长环境,相较于普通絮状污泥,同步硝化反硝化能力较强。(3)在SBR反应器好氧段NH4+浓度较高时,初始DO浓度维持在较低的水平;随着NH4+不断被消耗直至结束,DO浓度将会从较低水平逐渐升到较高浓度水平;再随着反应器内的NO2-不断被NOB转化为NO3-,DO需求逐步减少,DO曲线达会到最高水平。(4)大幅度降低曝气量对大部分NH4+降解的初始DO浓度产生影响,较高曝气量初始DO有所下降,且好氧反应过程对NH4+的去除速度变缓慢,需要延长曝气时间。(5)通过DO浓度监测曲线可以直观看到好氧阶段中曝气量是否充足,硝化与反硝化反应的各自强度如何,本试验装置工况下,DO浓度监测曲线与曝气段的NH4+、NO3-、NO2-浓度变化结合分析。得到结论,曝气阀转子流量计为0.3 L/min的曝气量下,好氧颗粒污泥SND达到最佳处理效果,TN的最高去除率能够达到90.31%。