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剩余污泥中含有大量的寄生虫、有害病原菌、重金属等，处理不当会给环境带来尤为严重的二次污染;同时剩余污泥也是一种经济且高效的碳源。现行污水处理厂反硝化过程普遍存在原水有机碳源不足、C/N低的问题，制约着污水TN去除的效果。尽管投加甲醇等可以解决该问题，但其投资费用占污水处理厂操作和维护费用的70％。因此，本课题基于污水处理厂反硝化碳源不足和剩余污泥大量产生两大问题，建立了生物脱氮联合污泥厌氧发酵减量(Nitrogen Removal SBR joint Sludge Anaerobic Fermentation Completely Stirred Tank Reactor，简称SBRNR-CSTRSAF)工艺、生物脱氮剩余污泥原位发酵同步反硝化(Nitrification Denitrification SBR joint Sludge situ Fermentation Synchronization Denitrification SBR，简称SBRND-SBRSFSD)工艺、脉冲进泥污泥厌氧发酵(Nitrification Denitrification SBR joint Pluse mode into sludge to Anaerobic fermentation in completely stirred tank reactor，简称SBRND-CSTRPA)工艺，从污染物去除、有机物产生利用和污泥减量等几方面研究了组合工艺的效果，同时研究了不同pH条件产生的污泥发酵液特征及其利用。 (1)本文研究了SBRNR反应器排泥量为40、25、15和60mL/周期时SBRNR-CSTRSAF工艺的运行效果。结果表明:不同阶段SBRNR反应器出水SCOD浓度平均为42.3mg/L，TN去除率平均为95.0％，在排泥量为15mL/周期时，反应器SVI值开始升高，出现粘性膨胀趋势。而随着SBRNR反应器排泥量的减少，CSTRSAF反应器有机物浓度降低，脱水性能恶化，恢复增加进泥量时又逐渐恢复。各阶段SBRNR-CSTRSAF工艺的污泥减少量分别为:0.087、0.192、-0.048、0.181g/d，当SBRNR反应器排泥量为25～40mL/周期时，SBRNR-CSTRSAF工艺整体运行效果较好。 (2)基于SBRNR-CSTRSAF工艺和污泥发酵同步反硝化技术原位污泥减量效果明显且污泥内碳源利用率高等优点，本文研究了SBRND-SBRSFSD工艺，包括全程硝化剩余污泥原位发酵同步反硝化(SBRCND-SBRSFSD)工艺和短程硝化剩余污泥原位发酵同步反硝化(SBRSCND-SBRSFSD)工艺;并研究了NOx--N浓度、MLSS、污泥投配率对SBRSFSD系统的影响。结果表明:NOx--N的存在促进了发酵水解产酸过程，SBRND-SBRSFSD工艺达到了较好的污泥减量和内碳源反硝化效果;当SBRND反应器排泥量为80mL/周期时，SBRCND-SBRSFSD工艺和SBRSCND-SBRSFSD工艺的污泥减量率分别为43.3％和46.0％，SBRSFSD系统比反硝化速率分别为0.159和0.278mgN/(gVSS·h)。综合考虑污染物去除和污泥减量效果发现SBRND反应器排泥量为60～80mL/周期时SBRND-SBRSFSD工艺运行效果最佳，抗冲击负荷高。另外，SBRSFSD系统初始NOx--N浓度(0～40mg/L)越高，反应器内MLSS(5～10g/L)越高，产生的有机物浓度越高;MLSS和NO3-及NO2-还原速率的拟合方程分别为:y=0.23x+1.34和y=1.21x-4.1（其中x为MLSS;y为NOx-比还原速率）;当SBRSFSD系统投配率为5％时产生的有机物浓度高且比反硝化速率大。 (3)以脉冲投加剩余污泥方式研究了SBRND-CSTRPA工艺的内源有机物溶出情况和污泥减量效果。结果表明:脉冲方式进泥对污泥中温厌氧发酵产酸过程有一定的促进作用，提高了污泥减量效果，改善了污泥脱水性能。运行75d中，SBRCND-CSTRPA工艺VFAs浓度稳定在167.9mg COD/L，CH4产量稳定在0.67mg COD/L，污泥减量率最高达到48.9％;SBRSCND-CSTRPA工艺VFAs浓度平均为105.5mg COD/L;CH4产量平均为0.85mg COD/L;污泥减量率最高达到68.6％。 (4)本文研究了pH为4、5、6、8、9、10条件下产生的发酵液利用情况及典型pH条件(pH=7、8)产生的发酵液利用时对生物脱氮反硝化过程N2O释放的影响。结果表明:碱性条件发酵溶出的有机物浓度和污泥减量率明显高于酸性条件，pH=9时产酸量最高，pH=8时污泥减量率最高。因此碱性条件产生的发酵液做碳源时反硝化效果好，pH=8产生的发酵液做碳源时NO3-和NO2-还原过程比反应速率最高，分别为16.28和17.51mg/(gVSS·h)。另外，碱性发酵液由于可利用有机物含量高，做碳源时能提供相对较多的电子使N2O还原彻底，从而减少NOx还原过程的N2O释放，NO3-还原过程和NO2-还原过程N2O的产率分别是0.08％和1.94％，低于中性发酵液(0.76％;79.39％)和乙醇(0.24％;2.30％)。