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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(guò)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于好氧顆粒污泥的形成進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，主要形成以下幾種學(xué)說(shuō)。

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(guò)程，通過(guò)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(shuō)

     在好氧顆粒污泥的培養(yǎng)過(guò)程中，接種污泥的微生物主要以絲狀菌為優(yōu)勢(shì)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(guò)程中所起到的作用也不同。

     有研究通過(guò)對(duì)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?？傮w來(lái)說(shuō)，絲狀菌對(duì)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(shuō)

     根據(jù)熱力學(xué)理論，細(xì)胞表面疏水性上升會(huì)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(guò)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(duì)于好氧顆粒污泥的形成起到關(guān)鍵作用。疏水性對(duì)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(dòng)假說(shuō)

     有研究表明，通過(guò)控制沉降時(shí)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(shí)間有助于洗出沉降性能差的絮體污泥，造成相對(duì)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(huì)導(dǎo)致好氧顆粒污泥的粒徑變大?？s短沉降時(shí)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(duì)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(shuō)

     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(hào)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(cè)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(guò)QS，細(xì)菌可以對(duì)種群密度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)激活細(xì)菌生長(zhǎng)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(guò)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(shuō)

     階段形成假說(shuō)將好氧顆粒污泥的形成分為4個(gè)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(dòng)來(lái)促進(jìn)顆?；缢畡?dòng)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(lái)維持固體細(xì)胞表面和多個(gè)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(zhǎng)等過(guò)程均在此階段；

     第四階段，通過(guò)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(gè)形成過(guò)程。