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大量剩余污泥对生态环境构成了严重威胁，研究污泥减量在污水处理领域中具有重要的意义，其中臭氧氧化是通过强化隐性生长方式来实现污泥减量的一种有效污泥破解技术。本论文对臭氧氧化污泥减量技术进行了试验研究和理论分析。首先，考察了不同臭氧浓度（31.82mg/L、34.03mg/L、36.76mg/L）及臭氧投加量（0.02～0.16gO3/gSS）对污泥性质的影响。结果表明，在0.04～0.12gO3/gSS的投加量范围内，△MLSS增加速率较快，当O3浓度为34.03mg/L和36.76mg/L时，△MLSS分别达到2042mg/L和2208mg/L，而VSS/SS从初期的0.75下降到0.60左右；△SCOD的变化也较为明显，在各臭氧浓度条件下，当臭氧投加量为0.12gO3/gSS时，SCOD分别为初始值的17.0、22.6和24.2倍。由于在臭氧氧化过程中产生了乙酸，随着臭氧投加量的增加，污泥混合液的pH值则从初始的7.09下降至5.61。臭氧的氧化作用主要分为直接氧化及间接氧化作用，通过投加羟基自由基捕获剂的对比试验，进一步探讨了臭氧氧化的作用机理。发现在34.03mg/L的臭氧浓度下，臭氧直接氧化反应和羟基自由基间接反应分别为△SCOD的增加贡献了51.2%和48.8%。同时，以液相△SCOD溶出量为因变量y，臭氧投加量Q及其浓度c为自变量，建立了污泥臭氧破解模型y=e-1.840×Q1.35×c3.34，实测值和模型预测值的拟合呈现了较好的相关性，R2达到了0.9151，表明用该模型来描述臭氧氧化污泥减量过程较为准确。通过臭氧氧化污泥上清液的反硝化试验，考察了其回流生化系统的可行性。结果表明，臭氧氧化污泥上清液中，43.02%的碳源能够被用于反硝化反应，但当C/N比较低时，即在C/N=7.1的条件下NO2-浓度有所上升。最后，通过对污泥臭氧化过程中各影响因素的分析，提出了回流指数X（X=SCOD×η/N×CODN2）利用该指数可定性判断臭氧氧化污泥回流处理系统的可行性。