随着我国大批污水处理厂的建成运行，产生的大量脱水污泥含水率高达75％～80％;同时，国家关于污泥农用、园林绿化、建材化利用、填埋等污泥处置泥质标准相继出台，其中要求处置污泥的含水率达到40％～60％;而现有的污泥脱水技术效能低，难以满足要求，因此，研发高效低成本污泥深度脱水技术成为当务之急。对此，研究提出基于氧化硫硫杆菌-表面活性剂的高有机质污泥深度脱水生物-化学组合调理技术。对氧化硫硫杆菌生物调理系统，通过析因试验研究了接种比、污泥负荷、温度对系统构建的综合影响，建立了氧化硫硫杆菌系统构建影响因素定量模型;考察了DO、污泥负荷对氧化硫硫杆菌生物调理系统效能的影响，采用差示扫描量热分析仪和激光粒度分析仪对污泥调理过程中结合水、污泥粒径分布及比表面积变化情况进行了研究;同时，采用PCR-DGGE技术对生物调理系统内微生物群落结构进行了研究;对生物调理后的污泥进一步采用表面活性剂进行深度脱水调理，研究通过析因试验考察了药泥比、污泥浓度、pH、调理时间、脱水时间等对化学调理效能的综合影响，得出了最佳工况参数;在此基础上，建立了生物-化学组合调理系统多目标优化模型，优化了组合调理工况参数;此外，通过对污泥调理前后胞外聚合物EPS及其组分多糖、蛋白质、腐殖质含量和官能团变化与污泥脱水性能的相关性分析;并采用葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)分析对调理过程中污泥细胞破碎率进行探究;利用电感耦合离子发射光谱技术(ICP-AES)量化分析了污泥中重金属及其形态变化;系统探讨了组合调理技术的作用机理。主要研究成果如下:　　 氧化硫硫杆菌生物调理系统构建析因试验结果表明:负荷(A)、温度(B)、接种比(C)对系统构建影响显著，其影响次序为温度＞接种比＞负荷，得出构建时间(T)、含水率(p)影响因素定量模型:T(d)=5.68-1.88A-6.63B-2.75C+1.75AC+1.75BC+4.71B2+2.46C2和p(％)=0.68-0.022B-0.023C-0.023AB+2.500AC+0.017BC，通过模型得出了各季节温度下系统快速构建的关键参数。DO、负荷对生物调理系统效能影响显著，污泥脱水性能随着DO增加提高、随负荷的提高而降低，当DO为6mg/L时，系统调理效能高，调理后污泥含水率降至63.6％，污泥EPS中蛋白质、腐殖质、多糖从调理前的41.58g/g VSS、41.00 g/g VSS、22.33 g/g VSS，分别减少为3.67g/g VSS、3.15g/gVSS、16.17 g/g VSS，结合水从2.63g/g DS降低至1.48g/g DS，Zeta电位绝对值从14.7减小至0.27，污泥Dav从20.19μm增大至34.51μm，比表面积(S/V)从0.357m2/cm3减小为0.209 m2/cm3;当负荷为150kg/m3·d时，系统调理效能高，调理后污泥含水率为66.53％，污泥EPS中蛋白质、腐殖质、多糖分别为3.92g/g VSS、3.42g/gVSS、18.54g/g VSS，结合水降低至1.63g/g DS，Zeta电位绝对值减小至1.92。　　 PCR-DGGE分析结果表明:氧化硫硫杆菌调理系统生物膜污泥与被调理剩余污泥微生物种群相似系数为58％，调理系统生物膜污泥与泥水混合物微生物种群相似系数为44％。　　 氧化硫硫杆菌生物调理前后污泥重金属及形态变化ICP-AES研究结果表明，该生物调理系统使污泥重金属Cu、Zn、Cd、Cr、Mn、Pd、Ni等含量降低至63.6 mg/kgDS、86.5 mg/kg DS、0.55 mg/kg DS、59.2 mg/kg DS、482.6 mg/kg DS、36.2 mg/kgDS和17.6 mg/kg DS，去除率分别为49％、82％、40％、21％、37％、15％和17％，重金属水溶态、酸溶态、氧化态和还原态所占比例均有不同程度降低，还原态所占比重增大。　　 表面活性剂调理系统析因试验结果表明:药泥比(A)、污泥浓度(B)、调理时间(C)、脱水时间(D)、pH值(E)对污泥含水率p、CST影响显著。对污泥含水率影响排序为:pH值(E)＞药泥比(D)＞污泥浓度(B)＞调理时间＞脱水时间，得出含水率(p)影响因素定量模型p(％)=0.6142+0.0011A+0.0066B+0.0029D+0.0267+0.0077AC-0.0060CD+0.168DE+0.0138B2-0.0039E2，在其最佳运行参数下，调理后脱水污泥含水率为54.29％、CST为27.9s，EPS中蛋白质、腐殖质、多糖为12.48g/gVSS、8.75g/g VSS、2.07g/g VSS，结合水为1.29g/g DS。　　 以生物调理段pH、组合工艺调理后脱水含水率为约束条件，生物调理单元HRT、化学调理单元药泥比为目标函数，建立了生物-化学组合调理技术多目标优化模型，通过模型优化得出生物调理系统10℃、20℃、30℃条件下，系统最佳HRT分别为9.64h、7.23h、5.17h，在此基础上化学调理系统最工况行参数为:药泥比0.24g/g VSS，污泥浓度5.55g/L，调理时间86.2min，脱水时间30min，pH5.55;在3种温度条件下生物-化学组合调理系统调理后污泥含水率分别为59.21％±0.5、59.14±0.5％、57.61±0.5％，生物、化学调理单元分担率分别为80.3％和19.7％。　　 氧化硫硫杆菌调理系统作用机理研究表明，污泥含水率与蛋白质/多糖呈负相关;通过氧化硫硫杆菌的生物调理系统污泥EP S中蛋白质、腐殖质、多糖由41.58g/gVSS、41.00 g/g VSS、22.33 g/g VSS降低至3.47 g/g VSS、2.50 g/g VSS、16.58 g/gVSS;Zeta电位绝对值从14.9mV减小至0.23mV;污泥比表面积从0.357 m2/cm3减小至0.181 m2/cm3;污泥中葡萄糖-六-磷酸盐(G6PD)从185.47μmol/min·ml，降低至169.35μmol/min·ml，污泥细胞破损率为8.7％;红外吸收光谱分析显示生物调理未改变EPS官能团结构;调理后污泥结合水含量从2.63g/g DS降低至1.53g/g，表明氧化硫硫杆菌主要作用于剩余污泥细菌EPS，通过对污泥中EPS的溶解，改善了污泥的亲水性，使污泥表面静电斥力减小、污泥絮体粒径增大、污泥比表面积减少，污泥脱水性能得以改善。　　 表面活性剂化学调理系统作用机理研究表明，通过表面活性剂化学调理污泥疏水性从21.5％增大至41.6％，污泥絮体的疏水基增多;接触角从29.23°增大至45.12°，污泥固/液两相的界面张力降低;葡萄糖-六-磷酸盐(G6PD)从185.47μmol/min·ml，降低至157.21μmol/min·ml，污泥细胞破损率为6.6％;红外吸收光谱分析显示化学调理未改变EPS官能团结构;调理后污泥中结合水含量由2.63g/g DS降低至1.34 g/g DS;表明表面活性剂主要作用于生物调理后污泥细菌细胞外，通过对污泥中EPS的溶解，改善污泥的亲水性，使污泥疏水性增大，污泥固/液两相的界面张力降低，污泥脱水性能得以改善。　　 研发出基于氧化硫硫杆菌-表面活性剂的高有机质污泥深度脱水调理技术，解决了现有调理技术效能低的问题，为污泥深度脱水开辟了新途径，研究具有重要的现实意义和实用价值。