二十年来,好氧颗粒污泥（Aerobic granules,AGS）技术得到了越来越多的关注和研究。与普通絮体活性污泥相比,好氧颗粒污泥有更快的沉降能力可提高反应器运行效率、更强的泥水分离能力可保障出水水质、强效的生物吸附能力可用于处理工业废水、独特的功能微生物内部分层结构可实现同步硝化反硝化等优势。但是由于好氧颗粒污泥从絮体到颗粒化的转变过程耗时太长,且长期运行过程中可能由于水质水量剧烈波动、有毒有害物质入侵等原因造成颗粒结构解体,沉降性能恶化,最终导致出水水质变差。这两大主要障碍阻止了好氧颗粒污泥技术的广泛应用。本研究通过投加凝聚剂的方式以加速好氧颗粒污泥形成和提高其结构稳定性。选用的凝聚剂有新型的微生物絮凝剂（Microbial flocculant,MBF）、絮凝剂聚合氯化铝（Poly-aluminum chloride,PAC）、惰性载体颗粒活性炭（Granular activated carbon,GAC）。主要研究的内容有:颗粒化过程中微生物聚集体的形态学变化、生物量的变化、沉降性能的变化、Zeta电位的变化、颗粒污泥对主要污染物的去除能力、颗粒污泥内部溶解氧分布、颗粒污泥胞外聚合物主要组分的分布、结构稳定性中的抗水力剪切力能力、抗水解酶水解能力、好氧颗粒污泥中微生物群落结构等。并对不同凝聚剂强化型好氧颗粒污泥的形成机理作出了分析总结。好氧颗粒污泥形态学观察结果表明,四组反应器（对照组、MBF组、PAC组、GAC组）中颗粒成熟时间分别为:第52天、第38天、第22天、第37天。成熟后对照组和MBF组颗粒污泥表明呈网状疏松结构,而PAC组和GAC组好氧颗粒污泥表面结构光滑致密。成熟的颗粒污泥沉降性能良好,且四组颗粒污泥粒径均在0.6—1.6mm范围内,组间无显著差异。经微电极探针测定:四组（对照组、MBF组、PAC组、GAC组）好氧颗粒污泥内部溶解氧DO扩散深度分别为:320μm、240μm、160μm、160μm。四组反应器好氧颗粒污泥对COD和氨氮的去除无显著差异,出水水质能稳定达一级A标。由于磷酸盐可促进颗粒形成,所以颗粒化过程中出水总磷持续下降最后至一级B标。四组反应器在未颗粒化前,出水总氮在15mg/L左右,颗粒化后微生物聚集体出现明显的同步硝化反硝化（Simultaneous nitrification and denitrification,SND）现象,出水总氮均在10mg/L以下,达一级A标。四组反应器中,投加PAC后微生物聚集体胞外聚合物中蛋白PN的比浓度最先上升,从絮体态时的20mg PN/g MLVSS上升至颗粒态时140mg PN/g MLVSS。其次上升的是GAC组和MBF组,对照组增长最慢。胞外聚合物荧光原位染色结果表明,重要的功能性物质胞外蛋白和关键的结构性物质胞外β多糖均均匀分布在对照组和MBF组好氧颗粒污泥内;PAC组的颗粒污泥形成了“蛋白外壳-β多糖”双层结构;GAC组颗粒污泥中有高密度的胞外蛋白紧密包裹着载体颗粒活性炭GAC。经结构稳定性试验测试表明,三种凝聚剂均能显著提升好氧颗粒污泥抗水力剪切能力。四组（对照组、MBF组、PAC组、GAC组）好氧颗粒污泥最低相对抗水力剪切能力分别为:82.1%、87.8%、89.7%、88.2%。抗水解酶水解能力试验结果表明,对照组和MBF组好氧颗粒污泥的结构稳定性由胞外β多糖维系;PAC组颗粒污泥的结构稳定性由聚合氯化铝PAC维系;GAC组颗粒污泥外层结构由胞外β多糖维系,内层结构由胞外蛋白维系。对四组反应器内微生物进行高通量测序,三种凝聚剂的加入,不会显著改变微生物群落在门水平上的多样性。在属水平上,三种凝聚有着对不同功能微生物的选择作用:投加PAC可提高质量较重的微生物（如聚糖菌Micropruina）的相对丰度,提高产EPS菌属EPS producer的相对丰度;投加MBF可提高较重微生物的相对丰度,提高能水解复杂有机物的菌属（如黄杆菌属Flavobacterium）的相对丰度,但会降低产EPS菌属EPS producer的相对丰度;投加GAC仅提高产EPS菌属EPS producer的相对丰度。根据结论分析,对照组的普通好氧颗粒污泥的和MBF强化型好氧颗粒污泥的形成机理符合“胞外聚合物假说”,PAC强化型好氧颗粒污泥的形成机理主要作用在于PAC中Al³⁺的电中和和高分子吸附架桥作用,GAC强化型好氧颗粒污泥的形成机理综合了“晶核假说”和“胞外聚合物假说”。综上所述,三种凝聚剂均能显著加速好氧颗粒污泥的形成和提高其结构稳定性。其中效率和效果最佳的是PAC。新颖的MBF虽不及PAC,但其作为一种剩余污泥处理处置的新思路、新方向,具有一定的环境意义。