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膜生物反应器（MBR）集污水生物处理和膜的高效分离于一体，具有污泥产率低、出水水质优良、占地小等优点，但膜污染是限制MBR广泛应用的技术关键。生物捕食技术利用微型动物对活性污泥絮体和污泥中细菌进行摄食和消化，可在污水污泥源头减量同时实现污泥的改良、改性。本研究创新研发了MBR+蠕虫床组合工艺，考察了组合工艺的污水处理效果、污泥减量效能以及膜污染控制机制。蠕虫床优化运行研究表明：在优化条件下，蠕虫床的平均污泥减量效果达481±84mgMLVSS·L-1·d-1，污泥减量达30%；污泥经蠕虫床和空白蠕虫床作用后污泥性质发生明显变化，污泥MLVSS/MLSS由0.835下降至0.778；污泥絮体的污泥体积指数（SVI）值下降26.5%，沉降性能明显改善；由于蠕虫床内同步硝化反硝化作用的存在，可使污泥捕食过程释放的NH4+-N和COD分别减少了63.0%和72.5%，营养物质释放得到有效的控制。MBR+蠕虫床组合工艺长期运行研究表明：组合工艺的化学需氧量（COD）和氨氮去除率分别达93.6±3.2%和96.4±4.5%，经过组合工艺处理后污水中的COD和总氮（TN）仅有14.4%和57.1%排放到环境中，远低于常规MBR，污水处理效果良好；与常规活性污泥法的污泥产率相比，组合工艺的污泥减量效果达81.8%；相对于常规MBR，组合工艺中MBR的SVI值减少33%，比阻下降35%，组合工艺能有效改善污泥的沉降性能和脱水性能；蠕虫床与MBR相结合对泥饼层污染和膜孔堵均有明显的延缓作用能，组合工艺平均TMP增长速率较常规MBR下降91.2%。组合工艺膜污染控制机制研究表明：组合工艺可降低污泥上清液中的溶解性和胶体性有机物在膜孔堵塞的趋势；组合工艺对污泥胞外聚合物（EPS）具有削减与改性作用，使污泥EPS较常规MBR减少15%，蛋白质EPS/糖类EPS下降27%，从而减弱了污泥的相对疏水性，有效延缓泥饼层污染；组合工艺对丝状菌具有良好的抑制作用，丝状菌长度/絮体面积（EFLI/FAI）值较常规MBR低47.5%；组合工艺可使污泥絮体的Ro（圆度）值、FF（形状因子）值和AR（三维纵横比）值接近于1，污泥絮体发生粒径均一化和外形球形化，从而降低其在膜表面的积累趋势，有利于抑制泥饼层的形成。研究揭示了组合工艺中关键膜污染物选着性削减、丝状菌强烈抑制、污泥絮体球形化、均一化的膜污染控制机制。综上，MBR+蠕虫床组合工艺，可在污水高效处理与污泥同步减量的同时，实现膜污染的有效控制。对我国“污水”和“污水污泥”的协同治理具有重要的意义。