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国内外开发的各种污泥减量技术都存在各自的缺点和不足,主要表现为污泥的沉降性差、污水处理系统需氧量增加、氮磷等营养物质的去除效果差。而随着水体富营养化趋势的加剧,氮、磷等植物营养素的去除已成为城市污水处理厂的重要任务。且迄今为止,在污泥减量系统中如何提高氮、磷(尤其是磷)等营养物质的去除这一技术瓶颈尚没找到理想的解决办法。为此,本论文针对污泥减量技术中氮磷去除效果差、耗氧量大的问题,在工艺调控的基础上,创新性地采用外排厌氧富磷污水除磷、限氧曝气脱氮、通过控制长污泥龄进行污水处理系统的污泥减量,开发了新型的污泥减量工艺——除磷脱氮LSP&PNR污泥减量工艺。并从系统总体运行效能、影响污泥减量以及除磷脱氮的因素等几个方面进行了试验研究,结果表明:①在LSP&PNR系统中,在DO=0.5～1.5mg/L、SRT=50d的条件下,当进水COD=362～438mg/L、TN=23.8～51mg/L、TP=5.4～9mg/L时,出水COD<30mg/L、TN=8.5～17.5mg/L、TP≤0.72mg/L,出水水质全面达到了《城镇污水处理厂污水排放标准》(GB18918-2002)中一级B标准。该系统污泥产率Ys为0.155gMLSS /gCOD,比传统活性污泥法减少60%左右,实现了污水处理系统污泥减量和氮磷营养物质去除的有效融合。②通过正交试验发现,LSP&PNR工艺的最适运行工况为厌氧池HRT=4h、好氧池HRT=6h、污泥回流比为50%。在最适工况下,研究影响污泥产率的因素,包括DO、有机负荷和SRT,发现在DO=0.8～1.5mg/L、F/M=0.151gCOD/gMLSS、SRT=50d的运行条件下,系统污泥减量效果最佳,Ys低至0.14gMLSS/gCOD。③试验表明,外排厌氧富磷污水除磷方式使LSP&PNR系统的除磷效率与污泥产率Ys之间不存在制约关系,即SRT不影响外排富磷污水除磷LSP&PNR系统的除磷效果。但是泥龄越长,磷的回收比例越大,剩余污泥排除磷比例越低,当SRT=50d时,系统磷回收率可以达到70%。研究发现,LSP&PNR工艺的厌氧释磷浓度约40mg/L,通过侧流化学固磷的厌氧释磷液量仅为处理污水量的10～15%。论文还研究了有机物负荷F/M对除磷效果的影响,发现系统取得良好除磷效果的临界负荷F/M为0.151gCOD/gMLSS。④LSP&PNR系统具有良好的生物脱氮效果,在实验条件下TN去除率约70%,其中缺氧反硝化脱氮率约12%,同时硝化反硝化SND脱氮率约58%。SND成为了系统最主要的生物脱氮方式。研究进一步发现,DO是影响LSP&PNR系统SND脱氮效果的重要因素,通过单因素影响实验发现DO为0.53mg/L时可以获得