　　好氧顆粒污泥英文縮寫為AGS，是一種比較特殊的顆粒狀的生物組合體，它主要是利用生物自凝聚的特性而形成的一種顆粒狀活性污泥。好氧顆粒污泥結(jié)構(gòu)嚴(yán)密有規(guī)律，具有較強(qiáng)的沉降性能，在處理污染物方面能達(dá)到非常明顯的效果。因?yàn)槲⑸锉旧砉逃械淖怨潭ㄐ缘男阅芴攸c(diǎn)，即便是在動態(tài)的條件下也能夠很好進(jìn)行凝固，形成團(tuán)聚的生物體，而且不會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，也不會降低水質(zhì)。1980年，在污水處理的研究上發(fā)現(xiàn)了厭氧顆粒污泥，在采用厭氧顆粒污泥進(jìn)行污水處理時發(fā)現(xiàn)其在處理污水的過程中會發(fā)生很高的溫度反應(yīng)，而且時間特別長，對于低碳類、氮磷含量高的污水達(dá)不到很好的去除效果。專家們在20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)了好氧顆粒污泥，并且將其在污水處理過程中進(jìn)行使用，結(jié)果表明，好氧顆粒污泥能夠?qū)⒏邼舛鹊挠卸居袡C(jī)物質(zhì)，以及氮磷含量非常高的污水處理得非常干凈，一些重金屬和乳制品廢水也能達(dá)到很好的效果，于是好氧顆粒污泥技術(shù)成為環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

　　2好氧顆粒污泥的特點(diǎn)

　　好氧顆粒污泥的培養(yǎng)比較困難，受到的條件限制很多，而且不同狀況下培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥的大小、顏色以及相應(yīng)的性能都不相同。

　　2.1色澤和顆粒

　　好氧顆粒污泥的外形非常有規(guī)則，一般為圓形或橢圓形，表面顏色為淺黃色或者橘黃色并且有豐富的孔隙。顆粒污泥的顆粒直徑會不斷地變大，隨著直徑的增加，污泥的下沉速度也會跟著加快，污泥的密度和疏水性也會隨之加大，這時顆粒污泥的體積是在逐漸減小的。當(dāng)顆粒污泥的直徑超過4㎜之后阻力加大，對微生物的繁殖生長以及多聚物的分泌就會產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致顆粒污泥的表皮破裂，逐漸形成絮狀活性污泥。所以在應(yīng)用好氧顆粒污泥技術(shù)對化工污水進(jìn)行處理時必須要掌握好顆粒污泥的顆粒大小和生物活性特征。

　　2.2沉降性能

　　好氧顆粒污泥的密度、體積指數(shù)以及污泥的沉降比指數(shù)綜合數(shù)值都在最佳狀態(tài)值范圍，雖然含水率較高超過了97%，但是并不影響沉降速率，好氧顆粒污泥的沉降速度是絮狀污泥沉降速度的5～6倍，所以即便是水力負(fù)載很強(qiáng)的環(huán)境下依然具有非常高的運(yùn)行狀態(tài)和效率。

　　2.3微生物多樣性

　　顆粒污泥內(nèi)部形成分為很多的區(qū)域，有好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，微生物的有氧代謝能降解有機(jī)污染物，還可以氧化污水中含有氨氮的物質(zhì)。氧化后的氨氮成分逐漸擴(kuò)散到缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，在這里微生物作為電子受體對其進(jìn)行代謝，從而降低污水中的氮元素。同時顆粒污泥中的含有的微生物能有效地去除污水中的COD、BOD和TN。還能夠降低污水池中的污染物體積，從而降低了污水處理廠對占地面積的需求。

　　顆粒污泥中，好氧顆粒污泥(AGS)具有表面光滑、密度大、沉降性能良好、能夠維持較高的生物量以及承受較高的有機(jī)負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。M. Pronk等指出，好氧顆粒污泥系統(tǒng)的總體能耗為13.9 kW·h，比荷蘭傳統(tǒng)活性污泥廠的平均耗能水平低58%~63%，其出水水質(zhì)可以達(dá)到傳統(tǒng)活性污泥法工藝的出水水質(zhì)甚至更好。好氧顆粒污泥系統(tǒng)所需要的體積也比現(xiàn)有的常規(guī)活性污泥裝置所需要的體積低33%左右，在能耗和土建費(fèi)用方面均有所減少。

　　好氧顆粒污泥的形成機(jī)理

　　好氧顆粒污泥的形成是由眾多因素共同作用完成的復(fù)雜過程，其中既有微生物的作用，也包含物理、化學(xué)等方面的作用，國內(nèi)外學(xué)者對于好氧顆粒污泥的形成進(jìn)行了長期研究，主要形成以下幾種學(xué)說。

　　1、微生物自凝聚原理

　　自凝聚是一種在適當(dāng)條件下自發(fā)產(chǎn)生的微生物凝聚現(xiàn)象。有研究表明，好氧顆粒污泥的形成是由種泥逐步致密聚集的漸進(jìn)過程，通過各種影響力進(jìn)而形成顆粒污泥。由水力剪切力、pH等眾多因素決定顆粒最終能否形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

　　2、絲狀菌假說

　　在好氧顆粒污泥的培養(yǎng)過程中，接種污泥的微生物主要以絲狀菌為優(yōu)勢菌種。反應(yīng)器中培養(yǎng)出的顆粒污泥種類不同，絲狀菌在顆粒形成過程中所起到的作用也不同。

　　有研究通過對所培養(yǎng)出的不同顏色顆粒污泥進(jìn)行破碎處理，得到絲狀菌在顆粒污泥中的形成結(jié)構(gòu)。好氧顆粒污泥在反應(yīng)器不同階段出現(xiàn)黃色、黑色及白色3種不同顏色的顆粒，不同顆粒污泥的菌種比例及形態(tài)結(jié)構(gòu)都有所區(qū)別。總體來說，絲狀菌對好氧顆粒污泥的形成及穩(wěn)定起到重要作用。

　　3、細(xì)胞表面疏水性假說

　　根據(jù)熱力學(xué)理論，細(xì)胞表面疏水性上升會減少細(xì)胞表面多余的吉布斯能，進(jìn)而增加細(xì)胞間的相互作用形成致密的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

　　有研究表明，在3周的好氧顆粒污泥形成過程中，污泥的疏水性由接種污泥的39%上升到73%，由此證明細(xì)胞表面疏水性是細(xì)胞自身聚集和附著的重要親合力，對于好氧顆粒污泥的形成起到關(guān)鍵作用。疏水性對于細(xì)胞間的相互作用具有重要意義，這可能引起微生物的初始自身穩(wěn)定，并進(jìn)一步將細(xì)菌緊密地結(jié)合在一起。

　　4、選擇壓驅(qū)動假說

　　有研究表明，通過控制沉降時間進(jìn)而控制選擇壓是序批式反應(yīng)器(SBR)中好氧顆粒污泥形成的決定性因素?？s短沉降時間有助于洗出沉降性能差的絮體污泥，造成相對較強(qiáng)的選擇壓，促進(jìn)好氧顆粒污泥的形成。

　　在一定范圍內(nèi)，提高選擇壓會導(dǎo)致好氧顆粒污泥的粒徑變大。縮短沉降時間可顯著提高細(xì)胞多糖的產(chǎn)量、細(xì)胞表面疏水性及微生物活性，進(jìn)而利于好氧顆粒污泥的形成。對選擇壓的控制和深入研究有助于更好地了解好氧顆粒污泥的形成機(jī)制。

　　5、胞外聚合物假說

　　胞外聚合物(EPS)是在一定的適宜條件下由微生物分泌于細(xì)胞表面的大分子有機(jī)物質(zhì)。自誘導(dǎo)體(autoinducer，AI)(信號分子)形成后釋放，可以在群體感應(yīng)(Quorum sensing，QS)中被細(xì)菌探測到。QS是細(xì)菌在不斷變化的環(huán)境中生存和適應(yīng)的一種現(xiàn)象，通過QS，細(xì)菌可以對種群密度進(jìn)行監(jiān)測，同時激活細(xì)菌生長的基因表達(dá)。

　　研究表明，在好氧顆粒污泥周圍松散附著的EPS是造粒過程的重要因素，主要由其中的蛋白質(zhì)所決定。

　　EPS的形成取決于反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)行方式及環(huán)境，控制好相關(guān)參數(shù)有利于EPS的適量產(chǎn)生，從而形成穩(wěn)定的好氧顆粒污泥。根據(jù)結(jié)合程度的不同，EPS可分為溶解性EPS(soluble EPS，SEPS)和附著性EPS(bond EPS，BEPS)，BEPS又分為松散附著性EPS(loosely bond EPS，LEPS)和緊密附著性EPS(tightly bond EPS，TEPS)。

　　6、階段形成假說

　　階段形成假說將好氧顆粒污泥的形成分為4個階段，每一階段由不同的作用力或物質(zhì)發(fā)揮影響，促進(jìn)接種污泥逐步形成顆粒污泥。

　　第一階段，由接種污泥表面細(xì)菌之間發(fā)生的物理運(yùn)動來促進(jìn)顆?；?，如水動力、擴(kuò)散力等；

　　第二階段，由物理、化學(xué)及生物方面的各種吸引力來維持固體細(xì)胞表面和多個細(xì)胞之間的穩(wěn)定連接，如范德華力、化學(xué)鍵及細(xì)胞膜融合等；

　　第三階段，微生物促使聚集的細(xì)菌成熟，EPS的產(chǎn)生、菌群的增長等過程均在此階段；

　　第四階段，通過水力剪切力形成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)。該形成機(jī)理是目前比較全面的一種顆粒污泥形成理論，但因各種因素間的相互影響，仍難以完整涵蓋好氧顆粒污泥整個形成過程。