由于剩余污泥的产量巨大、处理处置费用高,并且易产生二次污染,因此污泥的处理和处置引起了人们的广泛关注。在保证污水处理系统正常运行效果的同时,如果能够在系统内部实现对剩余污泥的减量,不但节省了大量的污泥处理和处置费用,同时也符合清洁生产的要求,即从源头控制,消减了最终排出系统的污泥量。 本文从污水处理中污泥产生的源头出发,提出利用耦合生物反应器技术,在污水的流动方向形成好氧-厌氧反复交替的环境,采用复合流离球多孔微生物载体,考察反应器对生活污水的处理性能以及污泥减量的效果,并对污泥减量的机理进行了试验研究。 试验研究表明：耦合式生物反应器对有机物有很好的去除效果,在进水COD负荷为0.43kg/(m3·d)～1.12kg/(m3·d)时,出水COD均在60mg/L以下,可见系统对有机物具有很好的抗冲击负荷的能力；HRT、DO浓度、温度和回流比对耦合式生物反应器的处理效率均有影响,在本试验研究的各参数变化范围内,当水温为25℃,水力停留时间HRT=11h,溶解氧DO=4.0mg/L,回流比R=1时,反应器对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为87.8％、98.7％和58.4％,达到了很好的污水处理效果。本论文还对各个工况下的污泥产量作了测定分析,试验结果表明,耦合生物反应器具有良好的污泥减量效果,反应器污泥平均产率为0.118kgMLSS/kgCOD。 在对污泥减量机理进行理论分析的基础上设计了动态封闭反应器,通过对气-液-固三相中物质的迁移转化进行定量分析,探讨了多孔载体有效截留悬浮固体的能力和污泥消化分解的发生条件。试验结果表明：出水液相中C、N、P物质的增加均能说明污泥在厌氧环境下发生了分解,污泥中的胞内物质被释放到液相中；CH4和CO2气体的产生说明被分解的污泥中的物质除了进入液相中,有一部分也进入了气相中,以气体的形式排除系统,使得污泥的产量降低；进水SS浓度的升高可以加大污泥的厌氧分解程度；回流流速的增加相当于增加了污泥与系统内载体之间的流离次数,使得污泥多次经历流离过程和厌氧分解代谢,从而达到高效分解污泥的效果。