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为控制水体富营养化,研究高效、经济的污水脱氮除磷工艺和方法已成为世界各国污水处理领域普遍关注的热点。现有污水脱氮除磷工艺均存在流程长、管理难等不足,而单级生物脱氮除磷工艺中,由于聚磷菌、反硝化菌和硝化菌等共存于同一反应器,这必然带来硝化菌与聚磷菌的不同泥龄之争以及反硝化菌与聚磷菌对碳源的竞争,使除磷和脱氮相互干扰,很难同时达到良好的去除效果。本课题结合国内外最新研究进展,以序批式复合反应器(Sequencing Batch Hybrid Reactor,SBHR)为研究对象,研究了复合污泥培养过程中的特性的变化及其影响因子;在分析SBHR脱氮除磷效果影响因素的基础上提出了最优运行参数;并深入研究了系统对污染物的去除机理,重点分析了SBHR的微生物特性、水力流态特性、传质特性。为从微生物角度解决单泥系统同步脱氮除磷过程中的矛盾提供了一个新思路。实验结果表明:C/N比、COD负荷、水力剪切力是培养复合污泥的重要影响因素,采用周期性的厌氧/好氧/缺氧方式运行,通过提高COD负荷,增大水力剪切力以改善传质条件,可促进复合污泥中的聚磷菌和反硝化聚磷菌的形成和累积。培养驯化末期,复合污泥对NH4+-N去除率接近100%,对COD、TP的去除率分别达90%、85%以上。复合污泥中的活性污泥沉降性好(SVI < 60.0 ml/g,MLSS约3000~4200 mg/L),悬浮生物膜形态完整、结构致密、外观呈棕黄色,主要是由球菌和长短不一的杆菌组成,表面附着大量原生动物和微型后生动物,各种原生动物和微型后生动物均表现出良好的生物活性。通过调节SBHR的C/N比、COD负荷、各阶段运行时间等参数,确定了最优运行条件:温度为20~25℃、pH值为6.5~8,厌氧(DO<0.2 mg/L)90 min、曝气(DO为1.5~2.0 mg/L)210 min、缺氧(DO<0.5 mg/L)90min、沉淀30min。系统稳定运行6个月的结果表明:SBHR系统对氮、磷和有机碳去除效果好且稳定,当系统进水氨氮、总氮、总磷和COD浓度分别为25~50 mg/L、26.7~54.9 mg/L、8~15 mg/L和200~450 mg/L时,系统对氨氮、总氮、总磷、COD的平均去除率分别达到99.8%、90.7%、96.8%、95.6 %。由于SBHR的序批运行方式和存在的浓度扩散梯度,能同时富集不同的微生物种群,使系统中微生物生态系统更稳定,抗负荷冲击及自身恢复调节能力提高。大量反硝化聚磷菌与硝化菌同时在复合污泥中富集,使得反硝化聚磷菌在吸磷的同时可以进行反硝化脱氮,利用其体内PHB的“一碳两用”来实现同步脱氮除磷,它不仅解决了反硝化细菌和聚磷菌对碳源需求的矛盾,达到了节省碳源和能源的