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我国大多数污水处理厂采用活性污泥法工艺,大量剩余污泥的处理处置成为水处理行业的一大难题,污泥减量技术从源头减少污泥的产量,具有显著的经济效益和环境效益。本论文提出了一种涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的工艺,设计了试验装置并对其核心部件进行了数值模拟分析,通过对比试验比较了涡流空化协同臭氧氧化、单独涡流空化以及传统曝气盘臭氧氧化三种处理方式下的污泥减量效果,探究了涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的影响因素,确定了最佳工艺参数,并在最佳工艺条件下对涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的污泥特性变化和溶胞过程做了进一步探究,简要分析了涡流空化协同臭氧氧化污泥减量的作用机理。主要结论如下:（1）利用CFD（计算流体力学）技术对通气流量为1 L/min,污泥管道压力为0.4 MPa,污泥流量为14 L/min条件下涡流空化器的内部压力分布及空化效果进行数值模拟分析,结果表明流体进入涡流空化器后能产生涡流,涡流中心在涡流空化器的中轴附近,涡流中心压力降低,在涡流空化器中轴附近存在满足产生空化条件的区域,能发生空化。（2）对比涡流空化协同臭氧氧化、单独涡流空化以及传统曝气盘臭氧氧化三种方式下污泥的减量效果和碳源释放效果,结果发现在涡流空化协同臭氧氧化方式下污泥的减量效果最好,且所需反应时间最短,污泥处理效率最高,在反应时间60 min后MLSS去除率达到93.6%,45 min后污泥MLVSS去除率达到96.7%,之后随着反应时间的增加,MLSS和MLVSS的去除率变化不大。此外,在涡流空化与臭氧氧化的协同作用下,污泥的MLVSS/MLSS值大幅下降,对污泥固相中的有机物去除效果显著增强。在涡流空化协同臭氧氧化方式下,碳源释放效果明显优于其他两种方式,污泥溶胞速率高,溶胞效果好,在45 min时污泥上清液中的SCOD从43.64 mg/L增加至最大值565.9 mg/L,是初始浓度的12.97倍,DDCOD达到11.82%。（3）对污泥减量效果的影响因素进行污泥浓度、污泥初始pH、臭氧投加量等方面的探究,结果发现污泥浓度过高会影响污泥减量效果,过低会增加成本,应在满足污泥减量要求的情况下,尽量提高污泥浓度,本文的合理污泥浓度为4 g/L。最佳污泥初始pH为9,当污泥初始pH调至9时,污泥的MLSS和MLVSS去除率得到提升,同时污泥碳源释放效果更好。涡流空化协同臭氧氧化污泥减量技术的最佳臭氧投加量在10-20 mgO3/gSS的范围内,当污泥浓度为4 g/L,污泥初始pH为9时,最佳臭氧投加量为15 mgO3/gSS。（4）在最佳工艺条件下对涡流空化协同臭氧氧化处理后污泥的特性变化和溶胞过程进行探究,通过生物显微镜观察发现,经涡流空化协同臭氧氧化处理后,污泥絮体从大而密实变得小而分散,大量污泥细胞胞内物溶出。污泥沉降性能得到改善,碳源释放效果好,SCOD从47.62 mg/L增加至360.5 mg/L,是初始浓度的7.57倍。上清液可生化性得到明显改善,B/C从0.18增加至0.31。污泥上清液中的总氮、总磷、多糖以及蛋白质的浓度都有一定程度的增加,TN从2.83 mg/L增加至33.27 mg/L,是初始浓度的11.76倍;TP从5.2 mg/L增加至13.14 mg/L,是初始浓度的2.53倍;多糖由7 mg/L增加至37 mg/L,是初始浓度的5.29倍;蛋白质浓度由3.06 mg/L增加至8.41 mg/L,是初始浓度的2.75倍。（5）利用三维荧光光谱对涡流空化协同臭氧氧化处理前后污泥液相中DOM（溶解性有机物）的变化做进一步探究,结果发现污泥经涡流空化协同臭氧氧化处理后,上清液中的DOM中芳香蛋白类物质II和溶解性微生物代谢产物明显增多,同时出现了大量腐殖酸类物质,说明胞内有机物大量溶出,但上清液中的芳香蛋白类物质I和富里酸类物质减少,说明这两类物质在涡流空化与臭氧氧化的协同作用下容易被氧化分解为不具有荧光特性的小分子物质。