升流式厌氧反应器是目前高效厌氧反应器的主流形式,它的稳定运行主要依赖于培养出生物活性高、沉淀性能好的颗粒污泥和反应器内剧烈的紊流状态对污染物传质的强化作用。为了解决污泥颗粒化时间长和高水力剪切力产生的跑泥和污泥解体的问题,本文用定量化方法系统研究了水力剪切力对颗粒污泥形成及解体的影响。试验结果表明:(1)本文提出用表观水力剪切力反映升流式反应器中的水力剪切力,并得到了表观剪切力的计算公式。(2)在内循环厌氧反应器中分别采取“低有机负荷+无外加气源”、“低有机负荷+外加气源(N2)”和“高有机负荷+无外加气源”的方式进行以颗粒污泥碎片为核的污泥颗粒化试验,都成功实现了污泥颗粒化。以颗粒污泥碎片为核的污泥颗粒化过程分为高速颗粒化期、减速颗粒化期和稳定期3个阶段。(3)本文试验条件下,2.6 kgCOD/(kgVSS·d)的较高污泥负荷以及0.7m3/(m2·h)的水力负荷所产生的较高水力剪切力都有利于污泥快速颗粒化。如果采用“高启动有机负荷、外加气源(N2)并以20%幅度逐步提高有机负荷”的启动方式,升流式厌氧反应器将更快地实现高效稳定运行和污泥的快速增长。(4)在本文污泥颗粒化试验条件下,当剪切力在1.5~2.0Pa范围内时可培养出沉降性能好、强度高、光滑密实的颗粒污泥,同时也会促进颗粒污泥ECP的分泌。颗粒化试验中普遍形成碰撞型颗粒污泥。(5)在污泥负荷不变的条件下,连续增加和阶梯增加剪切力都会导致颗粒污泥不同程度的解体和洗出。连续增加剪切力导致大量颗粒污泥及碎片被洗出,是反应器运行崩溃的主要原因;阶梯增加剪切力对颗粒污泥性质的影响相对较小,对防止颗粒污泥解体更可靠。如果剪切力的增长速率和供给颗粒污泥的适应时间适当,剪切力增加所造成的负面影响是可以消除的,并且在高剪切力作用下有可能得到性能更优的颗粒污泥。