城市污水有机碳源的缺乏成为提高脱氮除磷效果的瓶颈。利用污水处理厂污泥内碳源替代外加碳源，可控制处理成本，提高出水水质。为解决污泥内碳源开发和应用过程中存在的挥发酸产量受限，脱水性能恶化等瓶颈问题，本项目系统研究污泥内碳源开发技术及其优化控制策略，开发了经济高效应用内碳源强化脱氮除磷的新工艺和新方法。研究结果表明在污泥发酵过程中投加亚硝酸盐，可以在促进污泥发酵产酸的同时实现高效脱氮，其主要机理在于亚硝酸盐对微生物的破壁作用，同时发酵系统内挥发酸及时消耗，底物抑制作用降低，也有利于提高内碳源开发效率；在此基础上开发了内碳源强化消化污泥脱水液的连续流工艺以及内碳源强化低碳氮比废水脱氮的序批式工艺，以上工艺应用污泥内碳源为替代碳源，显著提高了低碳氮比废水的总氮去除效果。项目系统还开发了强化污泥发酵产酸的新技术及考察了其作用原理，试验结果表明适宜的碱性条件、发酵系统投加镁粉和氯化钠均可提高污泥发酵产酸过程中的挥发酸产量，提高污泥内碳源的开发效率。同时项目提出了提高发酵污泥脱水性能和降低温室气体产量的控制方法和策略。 2100433B

污水中氮磷等营养物质去除是城市污水处理和再生水回用的核心问题之一。随着我国污水处理厂排放标准的日益严格，城市污水有机碳源的缺乏成为提高脱氮除磷效果的瓶颈。利用污水处理厂污泥内碳源替代外加碳源，可有效控制处理成本，提高出水水质，是可持续的污水处理工艺技术。但目前全流程的内碳源开发与城市污水生物脱氮的耦合工艺仍存在诸多理论和应用的问题，亟待进一步深入研究解决。.本项目的研究涉及污泥内碳源开发、技术应用及其优化控制等重要环节。研究对象为污水厂主处理区污水和高氨氮污泥消化液，涵盖污水处理厂外源和内源氮输入两种情况。研究内容和主要创新点包括发酵污泥类型对强化生物脱氮的影响；发酵过程中有机物和氮磷等营养物质释放规律以及对反硝化的影响，发酵系统和生物脱氮系统的相互影响等。同时研究污泥发酵内碳源开发系统和生物脱氮系统的耦合优化运行；进一步探索污泥内碳源强化城市污水处理厂脱氮除磷的综合策略。

本项目选取目前污水处理厂普遍采用的生物脱氮工艺----A/O工艺和SBR工艺进行试验研究，研究生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀的发生条件、影响因素、作用机理和微生物特性，考察其对生物脱氮效果和有机物降解效果的影响。主要研究内容包括生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀发生的环境因素研究、生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀机理研究、生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀的分子生物学研究以及生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀的控制方法研究四个方面。研究取得的成果主要包括以下几个方面。 一是明确了低C/N比生活污水在生物脱氮过程中环境因素对丝状菌污泥膨胀的影响过程。确定了在不加外碳源的情况下A/O工艺处理实际低C/N生活污水较优运行条件，确定了以乙酸钠作为外加碳源时A/O工艺处理实际低C/N生活污水的最低碳源投加量。 二是明确了A/O工艺处理实际低C/N生活污水时低氧丝状菌污泥微膨胀的发生条件。在有机负荷(F/M)为0.28 kg/(kgMLSS•d)，溶解氧为0.5mg/L时，系统的SVI能稳定维持在250mL/g以下，系统的曝气能耗可节省约40%。明确了A/O工艺H.hydrossis丝状菌恶性膨胀的发生及膨胀机理与原因。在低氧条件运行过程中，发生由H.hydrossis型丝状菌引起的恶性污泥膨胀，分析了其快速生长的主要原因。 三是确定了针对A/O工艺H.hydrossis丝状菌污泥膨胀的有效控制方法。将A/O反应器的好氧区由三格室增加到五格室，使水流接近推流式流态；同时，逐渐提高溶解氧至2mg/L，能有效控制污泥膨胀。 四是明确了针对SBR工艺H.hydrossis丝状菌污泥膨胀的有效控制方法。维持有机负荷为0.37 kg/(kgMLSS•d)，采取完全好氧运行模式，能够较好地控制H.hydrossis丝状菌引起的污泥膨胀。 本项目共发表论文SCI 3篇，EI 7篇，申请专利4项，在国际会议做分组报告3项，培养博士研究生2名，硕士研究生7名，培养本科生3名。 2100433B

生物脱氮工艺作为目前城市污水处理厂最普遍应用的一种活性污泥处理工艺，丝状菌污泥膨胀问题时有发生，并逐渐成为制约脱氮效果的一个重要难题。当前国内外对于生物脱氮工艺污泥膨胀的关注不多，对其发生机理缺少统一认识，更缺少有效的控制方法。本项目将专门针对这一现状展开，研究生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀发生的环境因素（包括水质条件、运行条件以及反应器类型），建立相应的数据库；采用现代分子生物学技术，检测和鉴定生物脱氮过程中丝状菌污泥膨胀的菌群特征，分析其结构与功能的差异以及在不同环境中的变化特点；在此基础上深入研究生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀机理；并进一步研究其有效的控制方法，开发防治污泥膨胀的生物脱氮改进工艺。通过本项目的研究，确定生物脱氮过程丝状菌污泥膨胀的致因，进一步完善现有的活性污泥膨胀理论和生物脱氮理论，为解决城市污水处理厂生物脱氮过程发生的污泥膨胀问题，改善生物脱氮效果提供理论依据和技术支持。