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随着我国污水处理量的逐年增加以及活性污泥工艺的广泛应用，剩余污泥的问题已成为了污水处理厂共同面临的难题。此外，我国生活污水浓度偏低，碳源不足也是污水厂普遍面临的难题。针对这两个难题，本课题试图利用臭氧化污泥处理技术来解决。利用臭氧的强氧化性对污泥进行破壁溶胞，污泥溶胞产物回流至活性污泥处理系统并被微生物所降解利用，以此实现污泥减量及碳源的回用。本课题研究内容包括：分析臭氧溶胞过程影响因素，考察臭氧对污泥性质的影响，研究臭氧溶胞效率并获取最佳臭氧投加量，评价溶胞产物作为碳源的可行性，以及设计臭氧化处理单元与活性污泥处理法联合工艺，并在小试的实际运行中考察污泥减量的效果和出水水质的变化。通过影响因素分析实验得知，对单位SS的COD溶出值的影响程度排序依次为：臭氧投加量、臭氧浓度、污泥浓度。臭氧和污泥的反应前期以臭氧对污泥进行破壁溶胞为主，后期臭氧氧化胞内溶出物质的反应将逐渐占据主导。C、N等溶解性组分前期增加较快，后期增速变缓或有所下降。在臭氧投加量0.0200.098gO3/gSS时，SCOD、TCOD、TN以及NH4-N均增加较快。总磷随臭氧投加量的增加呈现线性增长，溶胞产物可生化性较好，污泥沉降性能明显改善。当以SCOD为溶胞效率评价指标时，0.080gO3/gSS为最佳臭氧投加量；当以蛋白质和多糖来评价时，0.054gO3/gSS为最佳臭氧投加量。通过对反硝化速率的研究可知，污泥溶胞产物作碳源的反硝化速率达到4.52mgN/gSS·h-1，几乎接近葡萄糖的反硝化速率(4.60mgN/gSS·h-1)。污泥溶胞产物作为碳源所对应的反硝化速率较高，污泥碳源品质较好。在臭氧化处理与活性污泥法联合工艺（OZONE-SBR）的实际运行中发现，除总磷外， SBR的其他出水水质指标未受到明显影响，两个臭氧投加量条件下有机物、N以及SS等污染物的去除率相比对照组有略微下降，但总体去除效果依然保持较好。较高投加量（0.080gO3/gSS）条件下SBR对各个污染物去除率普遍低于较低投加量（0.054gO3/gSS）的污染物去除率。水质方面的最大问题是总磷严重超标，两个臭氧投加量下的SBR出水总磷浓度分别为1.15和2.04mg/L，均达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B的出水要求，需要考虑增设化学除磷的措施。在污泥减量效果方面，在0.054和0.080gO3/gSS两个臭氧投加量下试验组的污泥产量均较对照组有明显下降，SS减量率分别为36.5%和64.5%，VSS减量率分别达到41.4%和70.8%，表明污泥减量效果明显。