试验以天津城市污水为研究对象,开展对高负荷活性污泥工艺碳分离性能的研究,主要研究了HRAS工艺的碳分离表征方法、HRAS系统在不同DO、SRT下对城市污水中COD、总磷、SS的处理效果及碳分离差异、HRAS工艺活性污泥特性、中试规模高负荷活性污泥工艺运行效果。具体内容如下:试验首先研究了活性污泥的比耗氧速率及静态吸附速率,以建立生物吸附利用性能的表征方法。结果表明,试验曲线的线性拟合优度达0.991以上,可准确量化污泥生物矿化有机质的程度。污泥的静态吸附速率差异变化直观反映了污泥微生物的吸附、矿化COD的速率、程度。采用HRAS小试反应器考察不同溶解氧、泥龄对HRAS碳分离性能的影响。结果表明,DO为1.5 mg/L、SRT为0.8 d时有利于HRAS分离、回收污水碳源,COD去除率为72%,有机质矿化程度较低,碳分离运行状态得到有效优化。在此条件下,TP去除率达42%以上,SS去除率也在70%以上。利用高通量测序统计分析了HRAS工艺中微生物多样性、群落结构。结果显示,HRAS污泥微生物具有更低的多样性和更小的丰度值,且少数优势菌种降低了群落结构的均匀性,使如硝化细菌等菌种被淘汰,具有不完全氧化作用的硫菌种类有所增加,HRAS反应器内主要由优势菌种Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes三种细菌发挥生物功能。最后,搭建HRAS中试反应平台。中试HRAS反应系统经启动、预运行和正式运行三个运行处理阶段,处理后COD下降至73 mg/L以下,COD去除率达74.0%以上,BOD平均去除率为79.5%,其他污染物去除效果较好,HRAS系统污泥产率大大提高,碳分离效果显著。图31幅;表9个;参80篇。