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随着生活污水排放量增加，排入水体中氮磷的增加，氮磷污染的治理越来越受重视，目前，城市生活污水处理主要应用生物脱氮工艺，而生物脱氮过程往往会出现缺少碳源的问题，在我国的一些南方地区碳氮比低的情况更为严重。因此，碳源一直是传统脱氮工艺的控制因素。针对低碳源的污水处理过程碳源补充需求，目前污水处理厂通常使用一些低分子外加碳源，如甲醇和乙酸等，这种方法属于药剂投加法，但其长期运行费用高。而另一方面污水处理工艺中会产生大量的剩余污泥，这些剩余污泥其实就是潜在的碳源，经过适当预处理和转化之后可以作为碳源被反硝化细菌有效利用。同时由于近年来我国城市不断增大的污水处理量，产生的污泥量也随之提高，因此如何减少污泥与资源化利用成为当前的研究热点之一。污泥中包含大量有机物质，剩余活性污泥的有机物质多达60％。所以，在节能环保和能耗控制的目标中，尽可能挖掘和运用内部碳源有着重大意义。本实验应用了一种很有发展前途的污泥破解技术-水力空化技术提取有机物质作为反硝化碳源。 本文首先在对单孔板水力空化、三种碱Ca(OH)2、KOH、NaOH单独破解污泥效果研究的基础上，对两者联合破解剩余污泥的效果进行研究。结果表明:水力空化单独破解剩余污泥过程中，污泥破解效果和水力空化板前入口压力和处理次数呈正相关，在水力空化板前入口压力达到0.8MPa，空化30次，上清液溶解性COD增加了700.48mg/L破解度达到最大14.01％。三种碱Ca(OH)2、KOH、NaOH分别单独破解剩余污泥时，对污泥的破解效果NaOH＞KOH＞Ca(OH)2，其中当使用NaOH破解污泥，将pH调到13的时候，COD增大量到最大为1291.87mg/L，破解度达到25.89％。水力空化和碱联合处理剩余污泥的作用比两者分别单独破解剩余污泥的效果之和更好，这说明水力空化与NaOH、KOH、Ca(OH)2联合破解剩余污泥具有协同效应，破解度协同效果分别为6.88％、5.95％和5.41％。 在单孔板水力空化破解剩余污泥的研究基础上，本实验提取单孔板水力空化破解剩余污泥之后的上清液作为反硝化碳源。研究发现，水力空化破解剩余污泥后，提取污泥上清液作为反硝化碳源时，即使碳源充足(COD/NO3--N=20.1)，有机物质难于降解，反应速率缓慢，用污泥破解后的上清液未经处理直接用于反硝化碳源，效果不佳。为了有效地利用破解后污泥上清液的COD，使这部分有机物质能更好地被反硝化细菌快速利用，本实验提出了利用厌氧发酵技术将大分子难于降解有机物质变成易于降解的挥发性脂肪酸再将其作为反硝化系统中的碳源。将污泥破解后上清液厌氧发酵，以不同COD/NO3--N的比值进行反硝化试验，污泥破解后的发酵上清液反硝化脱氮所需要的碳氮比为7.89左右，才能达到比较好的脱氮效果。同时对水力空化破解剩余污泥的水力特性进行分析，得出空化数是衡量空化效果的重要参数，与通过孔板的流速密切相关，随着孔板入口压力的增大，通过孔板的流量越大，流速增大，空化数减小。空化数影响空化效果，进而影响污泥的破解效果，随着空化数的减小，空化效果越显著，释放到污泥上清液有机物含量越多，污泥破解度越大。