我国城镇生活污水处理厂进水水质逐年呈现低碳氮比趋势,常规生物处理工艺渐渐难以满足污水高效脱氮除磷的处理要求。为响应国家碳中和的节能减排目标,课题开展菌藻颗粒污泥技术在低碳氮比生活污水下的应用试验,以实现在不外加碳源的前提下提高生物处理系统的脱氮除磷效率。课题采用活性污泥与混合藻液构建菌藻污泥系统,设计两组对比实验,在模拟生活污水下考察系统的运行效能与稳定性,探究菌藻系统的污泥颗粒化过程与脱氮过程,并研究不同曝气强度和光照强度对上述考察项目的影响,具体研究内容与成果包括:优化了ABGS工艺的反应器设计与运行参数,在菌藻污泥系统颗粒还未完全成熟的阶段,实现了系统对低碳氮比生活污水的有效处理,出水COD、氨氮浓度达到一级A标准,TN浓度达到一级B标准。结果表明,ABGS有着更好的脱氮除磷能力,比普通SBR的脱氮效率提高了10%～11%,除磷效率提高了20%～28%。此外,通过测定系统的污泥浓度与藻类生物量,证明ABGS能实现低碳氮比下的长期稳定运行。测量了菌藻系统的污泥沉降性能和污泥颗粒平均粒径,借助各类显微镜观察污泥颗粒形态,提取并分析污泥胞外聚合物组分,描述了污泥颗粒化过程,探究了不同运行条件对污泥颗粒化进程的影响。结果表明,ABGS的污泥颗粒化水平与速度优于普通AGS,同时期粒径提高了13%以上,且污泥胞外聚合物的浓度更高。分析了菌藻系统单周期内营养物质浓度变化和污泥内细菌宏基因组测序结果,探究了ABGS在低碳源下污水的脱氮过程与脱氮途径。结果表明,随着颗粒化水平提高,ABGS内发生了更多非传统脱氮途径;ABGS内的变形菌门相对丰度更高,因此系统拥有更好的脱氮效果,且污泥系统具有发生传统、短程、全程、同步硝化-反硝化和厌氧氨氧化脱氮途径的微生物条件。课题实现了ABGS在低碳氮比进水条件下的污泥颗粒化与有效稳定运行,为ABGS在低碳源条件下的颗粒化与脱氮过程研究提供技术支持,推动了ABGS的工艺参数改良与其在低碳氮比生活污水处理中的应用。