摘要：本文介紹了好氧顆粒污泥的特點及結構，闡述了在好氧顆粒污泥形成機理方面的觀點，并對影響好氧顆粒污泥形成性能的因素進行分析。這些因素包括流體剪切力、溶解氧濃度、沉降時間、水力停留時間、污泥齡、溫度以及有無誘導核存在。同時，指出了好氧顆粒污泥培養研究中存在的問題，并對其研究方向和應用前景進行了展望。
論文關鍵詞：好氧顆粒污泥,影響因素,性能
好氧顆粒污泥是在好氧條件下自發形成的細胞自身固定化顆粒。具有良好的沉淀性能、較高的生物量和在高容積負荷條件下降解高濃度有機廢水等優點，因此在廢水處理領域具有重大的應用價值。對于好氧顆粒污泥形成及性能的影響因素以及形成機理尚存在許多未知領域，這成為阻礙好氧顆粒污泥工藝工業化的限制因素，也引起了我們廣泛學者的興趣。
1 好氧顆粒污泥的特點及結構
1.1 形態及結構
好氧顆粒污泥的外觀與絮狀污泥截然不同，用肉眼可觀測到，好氧顆粒污泥顏色一般呈橙黃色，具有相對規則的圓形或橢圓形外觀，成熟的好氧顆粒污泥有光滑的表面，邊界清晰[1]，粒徑一般在0.3~3mm 之間 ，顆粒污泥的形態系數穩定在0.45，縱橫比為0.5~1.0。在放大鏡下即可觀察到顆粒污泥表面有一些空隙，這些空隙被認為是底物與營養物質傳遞的通道[1]。
1.2 沉降性能
好氧顆粒污泥的沉淀性能決定著反應器固液分離的效果，由于好氧顆粒污泥以密實的顆粒狀存在，其SVI為12.6~64.5mL/g，(一般在30 mL/g左右），而普通活性污泥的SVI在100~150 mL/g，大大低于普通活性污泥的SVI值。好氧顆粒污泥的沉降速度與其粒徑有關，一般為30~70m/h，而傳統的活性污泥的沉降速率為8~10m/h?？梢?，好氧顆粒污泥有著良好的沉降性能。沉降速度的提高，不僅可以縮短沉降的時間、減小沉淀池的體積，而且可以提高反應器內微生物的濃度，微生物濃度提高可以獲得較高的污染物降解速率。
1.3 比重與含水率
好氧顆粒污泥的比重一般在1.004~1.008左右，含水率一般為97 %~98 % ，低于普通活性污泥(含水率99 %以上)，即采用好氧顆粒污泥比普通活性污泥的污泥量至少減少一半。
1.4 比耗氧速率
比耗氧速率（SOUR）指單位重量的微生物在單位時間內消耗的氧氣量，它是評價污泥微生物代謝活性的一個重要指標。好氧顆粒污泥SOUR一般大于40mgDO/gVSS·h，隨著水力剪切力的增大，固液界面DO傳質作用和微生物呼吸作用得到加強，SOUR相應提高。Liu[2]等研究發現在內源呼吸階段，顆粒污泥與絮狀污泥的耗氧速率相差不大，分別為10.07、8.36mgDO/gMLSS·h，而在基質降解過程中耗氧速率分別高達41.90、18.32mgDO/gMLSS·h，為內源呼吸階段的4倍和2倍，可見好氧顆粒污泥的形成大大提高了微生物活性。
1.5 結構
Yu Liu等[3]通過電鏡觀察表明，好氧顆粒污泥呈層狀結構，一般2~3層，外層比內層密實，厚度小。由于溶解氧以及廢水中的基質在各層的濃度不同，造成各層的微生物種類不同，功能也不同。
Beun J . J . [4]等在SBAR反應器中培育出了顆粒污泥，用刀片把顆粒污泥切成兩半，在顯微鏡下觀察發現，一般情況下顆粒污泥分為兩層：顆粒中心直徑約為1.7mm ，外層大約為0.4mm 厚。外層結構相當密實，顆粒中心相對于外層是毛茸茸的膠體狀結構且比較透明。
2 好氧顆粒污泥的形成機理及性能的影響因素
2.1 好氧顆粒污泥的形成機理
好氧顆粒污泥的形成是一個復雜的過程，迄今對其形成機理的研究尚不深入。目前，對于無誘導核情況下好氧顆粒污泥的形成機理達成了一個比較一致的觀點，即在初始時，絲狀菌纏繞搭成框架，微生物不斷沉著在框架上并繁殖生長，通過控制操作條件最終形成顆粒污泥。然而在從絲狀菌占優勢到規則顆粒形成的過程，還是存在不同的觀點。一種觀點認為，絲狀菌形成三維框架，微生物積累于其上，由于流體剪切力、沉降時間、選擇壓等作用，使密度小、沉降性能差的絮體不斷從表面洗脫，流體與顆粒之間的摩擦作用使光滑的顆粒表面得以形成。顆粒在流體的不斷沖擊下，作為框架的絲狀菌也不斷從表面被洗脫，最終形成密度大、沉降性能好的顆粒污泥。在好氧、厭氧顆粒中發現有少量絲狀菌，證明顆粒的這種形成機制是存在的。另一種觀點認為[4]，真菌很容易在絲狀菌框架上形成小球，該小球對其他微生物起固定化載體的作用。但該小球不像規則光滑的顆粒那樣具有緊湊的結構，而是比較松散。在剪切力作用下，沉降性能差的絮體從小球表面洗脫，經過沉降時間的選擇壓作用被排出反應器。而那些沒有被洗脫的微生物以小球為附著點不斷積累，增長繁殖。隨著小球體積增大，傳質阻力增大，限制了氧的擴散，最后小球解體。此時，在小球載體上由不同菌種形成的顆粒污泥已具有了良好的沉降性能，并能夠維持顆粒形態，然后顆粒污泥繼續長大。這一觀點也有實驗觀察支持[1、4]。對于這兩種形成過程是否會在反應器中同時發生尚無定論。
有誘導核的情況下，好氧顆粒污泥的形成還不是很清楚，可能是涉及晶核理論的完全不同的另一種機制。核為微生物的吸附生長提供表面。在高剪切力下，微生物的代謝途徑發生改變，分泌產物中黏性強的多聚糖大量產生，有利于微生物與核之間吸附的發生。微生物的吸附凝聚涉及多種物理力、化學力和生物力，非常復雜。
2.2 好氧顆粒污泥的影響因素
2.2.1 流體剪切力
流體剪切力對好氧顆粒污泥的形成、結構等有很大的影響，決定著形成的好氧顆粒污泥的性質。Shin 等得出結論，顆?；怯勺饔迷陬w粒污泥上的物理力控制的。好氧顆粒污泥現象與反應器中的流體動力條件緊密相關。Beun[4] 等發現當表面空氣流速較低時，在USBR中不能形成穩定的好氧顆粒污泥。當在較高的表面空氣流速的作用下時，污泥顆?；F象開始發生，并且由于高的剪切力形成了光滑、密實、穩定的顆粒污泥。
近期研究表明，流體剪切力還會對污泥的生理活動產生影響。當水力剪切力較大時新陳代謝產生的能量主要被用于生理反應產生多糖，而非用于增加污泥的數量。多糖能促使細胞間的凝聚和吸附，對于保證顆粒污泥結構的完整性起到了關鍵作用。另外，胞外多聚物( ECP, extracellular poly-saccharides)假說認為適當的水力剪切力有助于促進胞外多聚物的生成，從而對于顆?；^程起到了重要的作用。
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