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易降解有机物含量无法满足有效地脱氮除磷、剩余污泥处理与处置费用高昂是我国城镇污水处理厂运行的常见问题。对于传统的脱氮除磷（BNR）工艺，若仅采用生物法，而不增设补充碳源、化学沉淀等辅助手段，处理后的水质难以达到严格的排放标准。此外，长期的“重水轻泥”导致污泥严重“积压”，高能耗的处理工艺无法满足循环经济的理念，向污泥索要资源已是大势所趋。本文以污水处理厂的剩余污泥为研究对象，分别采用机械破解、碱复合机械破解以及生物水解酸化三种污泥处理方法，制备了机械破解碳源（MDCS）、碱性机械破解碳源（AMDCS）和水解酸化碳源（AMDHCS），并研究了上述三种污泥内碳源作为补充碳源回用于BNR工艺时的性能，旨在解决污水处理厂碳源不足和现阶段污泥处理与处置费用高昂的双重问题。论文的主要研究成果：
（1）剩余污泥经过机械破解后，大部分污泥絮体表面吸附的有机物和胞外聚合物（EPS）被剥离到了溶液中，污泥细胞壁结构则基本没有变化。机械破解过程中的能耗为1300kJ?（kg TSS?min）-1，略高于超声破解过程的能耗1225kJ?（kg TSS?min）-1，机械破解的最佳比能耗为10400kJ?kg TSS-1，此时的污泥上清液即MDCS，其中SCOD、NH4+-N、TP平均浓度分别从破解前的86、18.0、0.5mg?L-1提高到了1364、39.7、5.4mg?L-1。
（2）剩余污泥加碱预处理及机械破解后，污泥的细胞壁结构被破坏，胞内有机物大量溶出，上清液中可溶性蛋白质与多糖的浓度大幅提高。优化后的最佳破壁pH为10，此时的污泥上清液即AMDCS，其中SCOD、NH4+-N、TP平均浓度分别从1364、39.7、5.4mg?L-1变化为3326、38.6、32.6mg?L-1。此外，弃置上清液后的污泥含水率有所降低。
（3）碱/机械联合破壁后的污泥经后续水解酸化处理，溶液中的部分蛋白质与多糖等有机物会被接种的厌氧颗粒污泥降解、转化形成挥发性脂肪酸（VFA）。最佳的水解时间为48h，此时的污泥上清液即AMDHCS，其中蛋白质、多糖分别减量68.6％和52.2％，生成的VFA占比超过了SCOD的50％，NH4+-N平均浓度提高到了296.9mg?L-1，而TP平均浓度则下降到了4.5mg?L-1。
（4）污泥经过加碱破壁后，上清液中原本难以生物降解的类腐殖酸的可生化性有所改善，水解酸化后的改善幅度更大。BBNR-CPR（BiologicalBio-NutrientRemoval-Carbon regulation andPhosphorus Recovery）生物膜在常温（25±1℃）条件下，对三种污泥内碳源的SCOD吸收率均高于40％，而一旦处于低温（13±1℃）环境，生物膜对MDCS和AMDCS的吸收率有所下降。生物膜吸收SCOD后的聚羟基烷酸酯（PHA）合成量的变化规律亦是如此。
（5）BBNR-CPR生物膜在常温下利用三种污泥内碳源贮存的PHA进行脱氮除磷的性能较好，NO3--N和TP的平均去除率分别为95.9％和100％，而低温时则下降到了41.2％和91.7％。仅从碳源角度来考虑，MDCS、AMDCS、AMDHCS的制备成本分别为33.38、13.59和18.22CNY?kg COD-1，其中AMDCS的制备成本较接近于乙酸钠，且同时做到了污泥减量化与资源化。
（1）剩余污泥经过机械破解后，大部分污泥絮体表面吸附的有机物和胞外聚合物（EPS）被剥离到了溶液中，污泥细胞壁结构则基本没有变化。机械破解过程中的能耗为1300kJ?（kg TSS?min）-1，略高于超声破解过程的能耗1225kJ?（kg TSS?min）-1，机械破解的最佳比能耗为10400kJ?kg TSS-1，此时的污泥上清液即MDCS，其中SCOD、NH4+-N、TP平均浓度分别从破解前的86、18.0、0.5mg?L-1提高到了1364、39.7、5.4mg?L-1。
（2）剩余污泥加碱预处理及机械破解后，污泥的细胞壁结构被破坏，胞内有机物大量溶出，上清液中可溶性蛋白质与多糖的浓度大幅提高。优化后的最佳破壁pH为10，此时的污泥上清液即AMDCS，其中SCOD、NH4+-N、TP平均浓度分别从1364、39.7、5.4mg?L-1变化为3326、38.6、32.6mg?L-1。此外，弃置上清液后的污泥含水率有所降低。
（3）碱/机械联合破壁后的污泥经后续水解酸化处理，溶液中的部分蛋白质与多糖等有机物会被接种的厌氧颗粒污泥降解、转化形成挥发性脂肪酸（VFA）。最佳的水解时间为48h，此时的污泥上清液即AMDHCS，其中蛋白质、多糖分别减量68.6％和52.2％，生成的VFA占比超过了SCOD的50％，NH4+-N平均浓度提高到了296.9mg?L-1，而TP平均浓度则下降到了4.5mg?L-1。
（4）污泥经过加碱破壁后，上清液中原本难以生物降解的类腐殖酸的可生化性有所改善，水解酸化后的改善幅度更大。BBNR-CPR（BiologicalBio-NutrientRemoval-Carbon regulation andPhosphorus Recovery）生物膜在常温（25±1℃）条件下，对三种污泥内碳源的SCOD吸收率均高于40％，而一旦处于低温（13±1℃）环境，生物膜对MDCS和AMDCS的吸收率有所下降。生物膜吸收SCOD后的聚羟基烷酸酯（PHA）合成量的变化规律亦是如此。
（5）BBNR-CPR生物膜在常温下利用三种污泥内碳源贮存的PHA进行脱氮除磷的性能较好，NO3--N和TP的平均去除率分别为95.9％和100％，而低温时则下降到了41.2％和91.7％。仅从碳源角度来考虑，MDCS、AMDCS、AMDHCS的制备成本分别为33.38、13.59和18.22CNY?kg COD-1，其中AMDCS的制备成本较接近于乙酸钠，且同时做到了污泥减量化与资源化。