纳米二氧化钛（TiO2 NPs）的广泛应用不可避免地导致其释放到环境中,并在污水污泥中大量积累。纳米二氧化钛对活性污泥系统的负面影响已引起越来越多的关注。但是,关于纳米二氧化钛对污泥脱水性能的影响及其影响机理知之甚少。因此,这项工作旨在通过比较四个暴露于不同浓度TiO2 NPs的实验室规模SBR反应器中污泥的脱水性能,深入了解进入污水中的TiO2 NPs对污泥脱水的影响,探究TiO2 NPs恶化污泥脱水的机理。研究结果将进一步加深纳米二氧化钛对活性污泥系统影响的认识,并对污水处理厂今后的运行具有指导意义。暴露试验结果表明,短期（24h）暴露于环境浓度（1 mg/L）的TiO2 NPs对污泥的脱水性能没有显著影响,而长期（60天）暴露于环境浓度的TiO2 NPs后,污泥比阻增加了13.8%,污泥脱水性能恶化。随着TiO2 NPs的暴露浓度从1 mg/L升高到50 mg/L,短期和长期暴露分别使污泥比阻增加了14.8%和43.8%,污泥脱水性能明显变差。经CPAM调理后,长期暴露于TiO2 NPs的污泥脱水性能仍然低于未经暴露的污泥。暴露于TiO2 NPs后,污泥中结合水含量升高,污泥颗粒粒径减小,污泥絮体比表面积增加,相对疏水性下降,Zeta电位值绝对值的升高,污泥絮体的微观结构被破坏且更加松散。机理分析表明,TiO2 NPs诱导ROS并导致的氧化应激是TiO2 NPs对污泥细胞毒性作用的关键机制。TiO2 NPs暴露后产生的ROS导致了ATP产量的降低,低能量条件下以超小细菌为主的Patescibacteria处于竞争优势而大量增殖,造成污泥颗粒粒径减小。TiO2 NPs毒性胁迫下细胞过量生产胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）是污泥中EPS含量增加的主要原因,EPS对水分的结合提高了污泥中结合水的含量。EPS中可溶性微生物副产物的增加以及微生物群落中Proteobacteria数量的增加降低了污泥絮体的相对疏水性。蛋白质二级结构中α-helix/（β-sheet+random coil）的下降增加了污泥絮体的比表面积。在这些因素的共同作用下污泥的脱水性能最终恶化。最后,超声处理被用于改善暴露于TiO2 NPs后污泥的脱水性能,并取得了良好的效果。2.5W/m L强度的超声处理可降低污泥中的结合水含量并使内层EPS向外层转移,从而有效改善暴露于环境浓度TiO2 NPs后污泥的脱水性能。