第３２卷第２期２００６年２月
水处理技术
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＷＡＴＥＲＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２００６
１３
好氧颗粒污泥的形成机理
崔成武１，纪树兰１，高景峰１，任海燕１，ＮａｅｅｍｕｄｄｉｎＡｈｍａｄ２
（１．北京工业大学环境与能源工程学院，北京１０００２２；２．中国科学院微生物研究所，北京１０００８０）
摘要：本文综述了几种比较流行的好氧颗粒污泥的形成机理，并进行了分析讨论。同时，总结了各种条件下形成好氧颗粒污泥的理化特性、培养条件及其形态。关键词：好氧颗粒污泥；污泥形态；形成机理中图分类号：Ｘ７０３
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－３７７０（２００６）０２－００１３－０３
颗粒污泥由于具有良好的沉降性能、生物活性好、生物量大、抗冲击负荷能力强等特点，国内外学
者对其进行了广泛的研究。颗粒污泥分为好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥。两者具有较大的差异。一般来说，厌氧颗粒污泥粒径较大，细菌分布较为清晰，其中产酸菌一般在最外层；产乙酸菌在颗粒污泥的中间层；而产甲烷菌由于其具有天然的聚合性，因此存在于颗粒污泥的内层［１］。
在好氧条件下，由于培养条件较为苛刻，因此成功的事例并不多。同时，值得注意的是，在不同操作条件和培养目的下培育出的好氧颗粒污泥在大小、粒径分布、颜色、功能上也都存在着差异。对文献报道［２－１３］的各种条件培养出的好氧颗粒污泥理化特性的分析可以得出以下结论：
（１）好氧颗粒污泥培养启动时间较长，一般为１个月以上；
（２）成功实现好氧颗粒污泥的反应器多为序批式反应器（ＳＢＲ）；（３）几乎所有试验用废水成分均为易降解的模拟废水；
（４）好氧颗粒污泥的粒径普遍较小、颜色也不统一、反应器内的污泥浓度更是相差甚远；（５）培养颗粒污泥目的主要是：去除ＣＯＤ、脱氮、除磷等。
然而，好氧颗粒污泥的形成机理到目前为止还不是很清楚。国内外学者在自己研究的基础之上提
出了好氧颗粒污泥的形成机理。由于操作条件、反应器类型、进水水质、培养目的不同，因此现有的形成机理似乎不能诠释所有的颗粒污泥的形成情况。目前流行的颗粒污泥形成机理主要有以下几种。
１好氧颗粒污泥的形成机理
１．１“晶核假说”原理
Ｌｅｔｔｉｎｇａ等早期曾提出了有关厌氧颗粒污泥形成机理－“晶核假说”原理。该原理认为颗粒污泥的形成类似于结晶过程。在晶核的基础上，颗粒污泥不断发育，最终形成了成熟的颗粒污泥。晶核一般来源于接种污泥或反应器运行过程中产生的无机盐沉淀或惰性有机物质。ＶａｎｄｅｒＨｏｅｋ［２］更是认为投加钙离子会加速形成颗粒污泥的原因是因为钙离子为颗粒污泥提供了晶核。
对于好氧颗粒污泥，很多研究也证实了“晶核假说”原理。Ｈｅｉｊｎｅｎ［３］等人向气提式内循环反应器（ＢＡＳ）中投加一定量的惰性载体（直径０．１ｍｍ，球状），形成了具有去除ＣＯＤ和氨氮的能力好氧生物膜颗粒污泥。吴晓磊［１６］等人向曝气池中投加化学活性载体（石灰、ＦｅＣｌ３）和多孔悬浮载体（聚氨脂泡沫），发现当向反应器中投加１００ｍｇ／Ｌ石灰或１５ｍｇ／ＬＦｅＣｌ３后反应器中出现了约占反应器污泥总体积１０％，粒径为０．３～１．０ｍｍ的好氧颗粒污泥。管运涛［５］等向反应器中投加了人工诱导剂Ｃａ（ＯＨ）２，浓度为５００ｍｇ／Ｌ，也形成了少量的好氧颗粒污泥。卢然
收稿日期：２００５－０１－１８
基金项目：北京市自然科学基金资助（８０４２００７）作者简介：崔成武（１９８１－），男，主要研究方向为污水处理技术；联系电话：０１０－６７３９２９６１；Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｕｉｃｈｅｎｇｗｕ＠ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
１４水处理技术第３２卷第２期
超［６］等利用厌氧颗粒污泥作为接种污泥成功的培养出具有脱氮除磷能力的颗粒污泥，但是在利用普通好氧絮状污泥作为接种污泥时却没有培养成功。上述的各种方法均是向反应器中投加一定的惰性载体、无机离子或是利用厌氧接种污泥来给好氧颗粒污泥提供晶核，以提高微生物自身聚集成颗粒状态的能力，从而加速好氧颗粒污泥的形成过程。１．２胞外多聚物（ＥｘｔｒａｃｅｌｌｅｕｌａｒＰｏｌｙｍｅｒ，简称ＥＣＰ）假说
胞外多聚物假说是目前比较流行的假说。近期研究表明，胞外多聚物中的成份和比例与污泥沉降性能有极为密切的关系。Ｒｏｓｓ［７］等提出细胞通过胞外多聚物的架桥作用而连接在一起，从而形成了颗粒污泥。Ｓｃｈｍｉｄｔ［８］等在总结以往大量研究成果的基础上提出了一个基于胞外多聚物假说并综合其它各种假说的模型。ＥＣＰ主要是胞外多糖、胞外多肽等物质。在改变细菌表面物理化学作用、促进细胞相互聚集生长、维持颗粒体的外形结构等方面起着重要的作用。
１．３自凝聚（ａｕｔｏ－ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ或ｓｅｌｆ－ｉｍｍｏｂｉ－ｌｉｚａｔｉｏｎ）原理
自凝聚现象是生物处理系统中的微生物在适当的环境条件下，相互聚合形成一种密度较大，体积较大，活性和传质条件都较好的微生物同生体颗粒的现象。一般认为只要满足必要的条件，这种现象就会自然的发生［９］。目前，绝大多数的好氧颗粒污泥都是在人工创造这种适当环境下培养出来的。卢然超［６］在培养好氧颗粒污泥时，采用了第一周期进原水、第二周期进不含碳源废水的方式。其理由是抑制了非除
Ｗａｎｇ磷菌的正常繁殖与生长。ＥＭｏｒｇｅｎｒｏｔｈ［１０］、ｑｉａｎｇ［１１］、Ｂｅｕｎ［１２］等在ＳＢＲ反应器中培养好氧颗粒污
泥。他们都采用了较短的沉降时间和ＨＲＴ。目的就是将沉降性能较差的絮状污泥洗出，从而使得细菌只有相互凝聚在一起，形成密度较大、沉降性能较好的颗粒污泥才能保持在反应器中。Ｆａｎｇ［１３］指出，生物颗粒化现象是一种进化发展的过程。也就是说，在适宜颗粒污泥存在的条件下，细菌会慢慢的进化，最终达到颗粒污泥的状态。１．４细胞表面疏水性假说
实验验证，不同条件下形成的好氧颗粒污泥与细胞表面疏水性有着密切的关系。Ｔａｙ［１４］等发现以葡萄糖和乙酸为唯一碳源培养出来的好氧颗粒污泥细胞表面疏水性分别为６８％和７３％，而悬浮污泥的疏
水性仅为３９％。颗粒污泥的细胞疏水性是悬浮污泥
的２倍。由此说明，较高的疏水性有利于形成颗粒污泥。
细胞表面疏水性假说认为，ＳＢＲ工艺独特的周期性操作有利于提高细胞表面的疏水性，从而强化细胞的颗粒化过程。Ｃｈｉｅｓａ［１５］等在ＳＢＲ反应器中发现，当微生物处于底物不足的情况下（即饥饿阶段），细胞的疏水性也有所提高。但是也有学者经过试验后却没有得到与Ｃｈｉｅｓａ相同的结论。上面提到过，人工创造适当的条件就会形成好氧颗粒污泥。Ｑｉｎ［１６］研究的结果表明，当经过选择压法培养后，好氧颗粒污泥细胞表面的疏水性为７０％，而接种污泥的疏水性仅为２０％。这似乎表明，选择压法有利于提高细胞表面的疏水性，从而进一步提高细菌的凝聚性。１．５真菌（丝状菌）假说
Ｂｅｕｎ［１２］等在ＳＢＲ反应器中培养好氧颗粒污泥时，提出了十分生动、形象的好氧颗粒污泥形成过程。首先，接种污泥中真菌（丝状菌）是反应器中的优势菌。真菌在较强的水力剪切力的作用下形成球状。球状物为细菌的大量繁殖提供了良好的栖居地，由此细菌得到了大量的繁殖。之后，随着氧传质的限制，真菌形成的球状物开始分解、破裂。而其中的细菌由于密度较大而留在了反应器中。最后，留在反应器中的细菌进一步发展最终就形成了好氧颗粒污泥。但是，自凝聚原理认为形成好氧颗粒污泥需要较为缓和的水力剪切作用，这样就会创造一种适于微生物颗粒污泥的环境。
２
２．１
好氧颗粒污泥的形态
好氧颗粒污泥结构
近年来，国内外学者应用先进的仪器设备对好氧颗粒污泥的内部结构进行了系统、细致的研究。通过激光扫描显微镜观察后发现好氧氨氧化细菌Ｎｉ－ｔｒｏｓｏｍｏｎａｓｓｐｐ存在于好氧颗粒污泥表层以下７０～１００μｍ［１７］，而底物和溶解氧可通过通道和空隙送到表层以下９００μｍ处。多糖则通常在颗粒污泥表层以下４００μｍ处生成。Ｔａｙ［１８］等在好氧颗粒污泥表层下８００～１０００μｍ处发现了厌氧菌Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓｓｐｐ。
有学者认为：为了使颗粒污泥中的好氧菌充分发挥作用，好氧颗粒污泥的直径应控制在１６００μｍ以下。颗粒污泥直径越小，单位体积下活性细胞越多，处理效果越佳。
崔成武等，好氧颗粒污泥的形成机理
ｌｉｕ［１９］在较高Ｎ／ＣＯＤ条件下，观察到了蘑菇云状的好氧颗粒污泥。实验发现硝化菌主要存在于好氧颗粒污泥表层以下７０～１００μｍ。Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ认为：混合菌落形成的生物膜可能会形成不同的蘑菇云状结构。而改变底物浓度可使得生物膜结构改变，进而形成蘑菇云状结构。近期
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Ｐｒｏｃｅｓｓ
研究表明：生物膜在很大程度上是由底物浓度决定
由于硝化菌生长缓慢，蘑菇云状结构似乎与硝的［２９］。
化菌需求底物有关。在混合生物膜中，菌落分布规律取决于特殊环境中各种细菌最优化生长原则。菌落较高的混乱程度能够保证体系更好的稳定。颗粒污泥内部结构中不同细菌菌落的分布可能与其稳定性有关。２．２
好氧颗粒污泥的多样性
很多学者应用前沿的分子生物学手段对好氧颗粒污泥微生物多样性进行研究［１６，２２］。最近的研究表明，其它细菌也可以形成颗粒污泥，如：酸化菌、硝化菌、反硝化菌、好氧异养菌等等。好氧颗粒污泥的多样性与底物的种类有直接的关系。厌氧菌和死亡的细菌存在于好氧颗粒污泥的中心［１８］。厌氧菌出现在好氧颗粒污泥中可能会导致在颗粒内部产酸或产气。厌氧代谢产物可能会破坏好氧颗粒污泥稳定性。
３总结
针对好氧颗粒污泥的形成机理，国内外学者进行了大量研究，提出了自己的观点和看法。但目前仍未达到共识。因此，十分有必要对颗粒污泥尤其是好氧颗粒污泥形成机理进行更加深入地研究。目前随着分子生物学技术的快速发展，ＦＩＳＨ、ＰＣＲ等技术已经为颗粒污泥的研究提供了一条便捷之路，并将为最终揭示颗粒污泥尤其是好氧颗粒污泥的形成机理作出贡献。参考文献：
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ＺｈａｏＪｉａｎ－ｗｅｉ，ＨｕａｎｇＴｉｎｇ－ｌｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｌｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｉｓａｈｅｐａｔｏｔｏｘｉｎｒｅｌｅａｓｅｄｆｒｏｍｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｌｅａｄｉｎｇｔｏｄｅａｔｈｏｆｐｅｒｓｏｎ，ｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｗｉｌｄａｎｉｍａｌ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｍｅｔｈｏｄｓｔｏｒｅｍｏｖｅｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ．Ｂｕｔｒｏｕｔｉｎｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｈａｖｅｌｏｗｅｒｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｆｏｒｉｔ，ｇｅｎｅｒａｌｌｙｂｅｉｎｇｌｏｗｅｒｔｈａｎ５０％．Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｏｎｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ；ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｒｅａｃｈｅｄｔｏｏｖｅｒ９０％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｔａｂｌｅｗａｔｅｒ；ｅｕｔｒｏｐｈｉａ；ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ；ｔｒｅａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ
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（上接第１５页）
ＡＥＲＯＢＩＣＧＲＡＮＵＬＡＲＳＬＵＤＧＥＡＮＤＩＴＳＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹ
ＣｕｉＣｈｅｎｇ－ｗｕ１，ＪｉＳｈｕ－ｌａｎ１，ＧａｏＪｉｎｇ－ｆｅｎｇ１，ＲｅｎＨａｉ－ｙａｎ１，ＮａｅｅｍｕｄｄｉｎＡｈｍａｄ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ；
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Ａｂｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｎｄｅｘｐａｔｉａｔｅｓｓｏｍｅｐｒｅｖａｉｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｎｄｍａｋｅｓａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
第３２卷第２期２００６年２月
水处理技术
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＷＡＴＥＲＴＲＥＡＴＭＥＮＴ
Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．２Ｆｅｂ．，２００６
１３
好氧颗粒污泥的形成机理
崔成武１，纪树兰１，高景峰１，任海燕１，ＮａｅｅｍｕｄｄｉｎＡｈｍａｄ２
（１．北京工业大学环境与能源工程学院，北京１０００２２；２．中国科学院微生物研究所，北京１０００８０）
摘要：本文综述了几种比较流行的好氧颗粒污泥的形成机理，并进行了分析讨论。同时，总结了各种条件下形成好氧颗粒污泥的理化特性、培养条件及其形态。关键词：好氧颗粒污泥；污泥形态；形成机理中图分类号：Ｘ７０３
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－３７７０（２００６）０２－００１３－０３
颗粒污泥由于具有良好的沉降性能、生物活性好、生物量大、抗冲击负荷能力强等特点，国内外学
者对其进行了广泛的研究。颗粒污泥分为好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥。两者具有较大的差异。一般来说，厌氧颗粒污泥粒径较大，细菌分布较为清晰，其中产酸菌一般在最外层；产乙酸菌在颗粒污泥的中间层；而产甲烷菌由于其具有天然的聚合性，因此存在于颗粒污泥的内层［１］。
在好氧条件下，由于培养条件较为苛刻，因此成功的事例并不多。同时，值得注意的是，在不同操作条件和培养目的下培育出的好氧颗粒污泥在大小、粒径分布、颜色、功能上也都存在着差异。对文献报道［２－１３］的各种条件培养出的好氧颗粒污泥理化特性的分析可以得出以下结论：
（１）好氧颗粒污泥培养启动时间较长，一般为１个月以上；
（２）成功实现好氧颗粒污泥的反应器多为序批式反应器（ＳＢＲ）；（３）几乎所有试验用废水成分均为易降解的模拟废水；
（４）好氧颗粒污泥的粒径普遍较小、颜色也不统一、反应器内的污泥浓度更是相差甚远；（５）培养颗粒污泥目的主要是：去除ＣＯＤ、脱氮、除磷等。
然而，好氧颗粒污泥的形成机理到目前为止还不是很清楚。国内外学者在自己研究的基础之上提
出了好氧颗粒污泥的形成机理。由于操作条件、反应器类型、进水水质、培养目的不同，因此现有的形成机理似乎不能诠释所有的颗粒污泥的形成情况。目前流行的颗粒污泥形成机理主要有以下几种。
１好氧颗粒污泥的形成机理
１．１“晶核假说”原理
Ｌｅｔｔｉｎｇａ等早期曾提出了有关厌氧颗粒污泥形成机理－“晶核假说”原理。该原理认为颗粒污泥的形成类似于结晶过程。在晶核的基础上，颗粒污泥不断发育，最终形成了成熟的颗粒污泥。晶核一般来源于接种污泥或反应器运行过程中产生的无机盐沉淀或惰性有机物质。ＶａｎｄｅｒＨｏｅｋ［２］更是认为投加钙离子会加速形成颗粒污泥的原因是因为钙离子为颗粒污泥提供了晶核。
对于好氧颗粒污泥，很多研究也证实了“晶核假说”原理。Ｈｅｉｊｎｅｎ［３］等人向气提式内循环反应器（ＢＡＳ）中投加一定量的惰性载体（直径０．１ｍｍ，球状），形成了具有去除ＣＯＤ和氨氮的能力好氧生物膜颗粒污泥。吴晓磊［１６］等人向曝气池中投加化学活性载体（石灰、ＦｅＣｌ３）和多孔悬浮载体（聚氨脂泡沫），发现当向反应器中投加１００ｍｇ／Ｌ石灰或１５ｍｇ／ＬＦｅＣｌ３后反应器中出现了约占反应器污泥总体积１０％，粒径为０．３～１．０ｍｍ的好氧颗粒污泥。管运涛［５］等向反应器中投加了人工诱导剂Ｃａ（ＯＨ）２，浓度为５００ｍｇ／Ｌ，也形成了少量的好氧颗粒污泥。卢然
收稿日期：２００５－０１－１８
基金项目：北京市自然科学基金资助（８０４２００７）作者简介：崔成武（１９８１－），男，主要研究方向为污水处理技术；联系电话：０１０－６７３９２９６１；Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｕｉｃｈｅｎｇｗｕ＠ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
１４水处理技术第３２卷第２期
超［６］等利用厌氧颗粒污泥作为接种污泥成功的培养出具有脱氮除磷能力的颗粒污泥，但是在利用普通好氧絮状污泥作为接种污泥时却没有培养成功。上述的各种方法均是向反应器中投加一定的惰性载体、无机离子或是利用厌氧接种污泥来给好氧颗粒污泥提供晶核，以提高微生物自身聚集成颗粒状态的能力，从而加速好氧颗粒污泥的形成过程。１．２胞外多聚物（ＥｘｔｒａｃｅｌｌｅｕｌａｒＰｏｌｙｍｅｒ，简称ＥＣＰ）假说
胞外多聚物假说是目前比较流行的假说。近期研究表明，胞外多聚物中的成份和比例与污泥沉降性能有极为密切的关系。Ｒｏｓｓ［７］等提出细胞通过胞外多聚物的架桥作用而连接在一起，从而形成了颗粒污泥。Ｓｃｈｍｉｄｔ［８］等在总结以往大量研究成果的基础上提出了一个基于胞外多聚物假说并综合其它各种假说的模型。ＥＣＰ主要是胞外多糖、胞外多肽等物质。在改变细菌表面物理化学作用、促进细胞相互聚集生长、维持颗粒体的外形结构等方面起着重要的作用。
１．３自凝聚（ａｕｔｏ－ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ或ｓｅｌｆ－ｉｍｍｏｂｉ－ｌｉｚａｔｉｏｎ）原理
自凝聚现象是生物处理系统中的微生物在适当的环境条件下，相互聚合形成一种密度较大，体积较大，活性和传质条件都较好的微生物同生体颗粒的现象。一般认为只要满足必要的条件，这种现象就会自然的发生［９］。目前，绝大多数的好氧颗粒污泥都是在人工创造这种适当环境下培养出来的。卢然超［６］在培养好氧颗粒污泥时，采用了第一周期进原水、第二周期进不含碳源废水的方式。其理由是抑制了非除
Ｗａｎｇ磷菌的正常繁殖与生长。ＥＭｏｒｇｅｎｒｏｔｈ［１０］、ｑｉａｎｇ［１１］、Ｂｅｕｎ［１２］等在ＳＢＲ反应器中培养好氧颗粒污
泥。他们都采用了较短的沉降时间和ＨＲＴ。目的就是将沉降性能较差的絮状污泥洗出，从而使得细菌只有相互凝聚在一起，形成密度较大、沉降性能较好的颗粒污泥才能保持在反应器中。Ｆａｎｇ［１３］指出，生物颗粒化现象是一种进化发展的过程。也就是说，在适宜颗粒污泥存在的条件下，细菌会慢慢的进化，最终达到颗粒污泥的状态。１．４细胞表面疏水性假说
实验验证，不同条件下形成的好氧颗粒污泥与细胞表面疏水性有着密切的关系。Ｔａｙ［１４］等发现以葡萄糖和乙酸为唯一碳源培养出来的好氧颗粒污泥细胞表面疏水性分别为６８％和７３％，而悬浮污泥的疏
水性仅为３９％。颗粒污泥的细胞疏水性是悬浮污泥
的２倍。由此说明，较高的疏水性有利于形成颗粒污泥。
细胞表面疏水性假说认为，ＳＢＲ工艺独特的周期性操作有利于提高细胞表面的疏水性，从而强化细胞的颗粒化过程。Ｃｈｉｅｓａ［１５］等在ＳＢＲ反应器中发现，当微生物处于底物不足的情况下（即饥饿阶段），细胞的疏水性也有所提高。但是也有学者经过试验后却没有得到与Ｃｈｉｅｓａ相同的结论。上面提到过，人工创造适当的条件就会形成好氧颗粒污泥。Ｑｉｎ［１６］研究的结果表明，当经过选择压法培养后，好氧颗粒污泥细胞表面的疏水性为７０％，而接种污泥的疏水性仅为２０％。这似乎表明，选择压法有利于提高细胞表面的疏水性，从而进一步提高细菌的凝聚性。１．５真菌（丝状菌）假说
Ｂｅｕｎ［１２］等在ＳＢＲ反应器中培养好氧颗粒污泥时，提出了十分生动、形象的好氧颗粒污泥形成过程。首先，接种污泥中真菌（丝状菌）是反应器中的优势菌。真菌在较强的水力剪切力的作用下形成球状。球状物为细菌的大量繁殖提供了良好的栖居地，由此细菌得到了大量的繁殖。之后，随着氧传质的限制，真菌形成的球状物开始分解、破裂。而其中的细菌由于密度较大而留在了反应器中。最后，留在反应器中的细菌进一步发展最终就形成了好氧颗粒污泥。但是，自凝聚原理认为形成好氧颗粒污泥需要较为缓和的水力剪切作用，这样就会创造一种适于微生物颗粒污泥的环境。
２
２．１
好氧颗粒污泥的形态
好氧颗粒污泥结构
近年来，国内外学者应用先进的仪器设备对好氧颗粒污泥的内部结构进行了系统、细致的研究。通过激光扫描显微镜观察后发现好氧氨氧化细菌Ｎｉ－ｔｒｏｓｏｍｏｎａｓｓｐｐ存在于好氧颗粒污泥表层以下７０～１００μｍ［１７］，而底物和溶解氧可通过通道和空隙送到表层以下９００μｍ处。多糖则通常在颗粒污泥表层以下４００μｍ处生成。Ｔａｙ［１８］等在好氧颗粒污泥表层下８００～１０００μｍ处发现了厌氧菌Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓｓｐｐ。
有学者认为：为了使颗粒污泥中的好氧菌充分发挥作用，好氧颗粒污泥的直径应控制在１６００μｍ以下。颗粒污泥直径越小，单位体积下活性细胞越多，处理效果越佳。
崔成武等，好氧颗粒污泥的形成机理
ｌｉｕ［１９］在较高Ｎ／ＣＯＤ条件下，观察到了蘑菇云状的好氧颗粒污泥。实验发现硝化菌主要存在于好氧颗粒污泥表层以下７０～１００μｍ。Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ认为：混合菌落形成的生物膜可能会形成不同的蘑菇云状结构。而改变底物浓度可使得生物膜结构改变，进而形成蘑菇云状结构。近期
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ＴｓｕｎｅｄａＳ，ＮａｇａｎｏＴ，ＨｏｓｈｉｎｏＴ，ＥｊｉｒｉＹ，ＮｏｄａＮ．ａｎｄＨｉｒａｔａＡ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｉｆｙｉｎｇｇｒａｎｕｌｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎａｎａｅｒｏｂｉｃｕｐ－ｆｌｏｗｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．ＷａｔＲｅｓ．，２００３，３７：４９６５－７３．
Ｐｒｏｃｅｓｓ
研究表明：生物膜在很大程度上是由底物浓度决定
由于硝化菌生长缓慢，蘑菇云状结构似乎与硝的［２９］。
化菌需求底物有关。在混合生物膜中，菌落分布规律取决于特殊环境中各种细菌最优化生长原则。菌落较高的混乱程度能够保证体系更好的稳定。颗粒污泥内部结构中不同细菌菌落的分布可能与其稳定性有关。２．２
好氧颗粒污泥的多样性
很多学者应用前沿的分子生物学手段对好氧颗粒污泥微生物多样性进行研究［１６，２２］。最近的研究表明，其它细菌也可以形成颗粒污泥，如：酸化菌、硝化菌、反硝化菌、好氧异养菌等等。好氧颗粒污泥的多样性与底物的种类有直接的关系。厌氧菌和死亡的细菌存在于好氧颗粒污泥的中心［１８］。厌氧菌出现在好氧颗粒污泥中可能会导致在颗粒内部产酸或产气。厌氧代谢产物可能会破坏好氧颗粒污泥稳定性。
３总结
针对好氧颗粒污泥的形成机理，国内外学者进行了大量研究，提出了自己的观点和看法。但目前仍未达到共识。因此，十分有必要对颗粒污泥尤其是好氧颗粒污泥形成机理进行更加深入地研究。目前随着分子生物学技术的快速发展，ＦＩＳＨ、ＰＣＲ等技术已经为颗粒污泥的研究提供了一条便捷之路，并将为最终揭示颗粒污泥尤其是好氧颗粒污泥的形成机理作出贡献。参考文献：
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ｃｙｓｔｉｎｓ（ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｈｅｐａｔｏｔｏｘｉｎｓ）ｕｓｉｎｇＴｉＯ２ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ［１３］ＳｈｅｐａｒｄＧＳ，ＳｔｏｃｋｅｎｓｔｒｏｍＳ，ＶｉｌｌｉｅｒｓＤＤｅ，ＥｎｇｅｌｂｒｅｃｈｔＷ．Ｊ，ｅｔａｌ．
Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｔｏｘｉｎｓｉｎｗａｔｅｒ［Ｊ］Ｔｏｘｉｃｏｎ，１９９８，３６（１２）：１８９５－１９０１．
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ｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎ－ＬＲｉｎａｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒｈａｖｉｎｇＴｉＯ２－ｃｏａｔｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ［Ｊ］．ＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｕｒｉｆｉｃａ－ｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３４：５９－６６．
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ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｌｕｅｇｒｅｅｎａｌｇａｌｔｏｘｉｎＭｉｅｒｏｃｙｓｔｉｎ－ＬＲｉｎａｎａｔｕｒａｌｏｒ－ｇａｎｉｃ－ａｑｕｅｏｕｓｍａｔｒｉｘ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ．ＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ．，１９９９，３３：２４３－２４９．ＢｅａｌｉｎｇＤＪ，ＪａｍｅｓＨＡ，ｅｔａ１．Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆ［１６］ＣｏｕｓｉｎｓＩＴ，
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ＲＥＭＯＶＡＬＯＦＭＩＣＲＯＣＹＳＴＩＮＳＦＲＯＭＰＲＯＴＡＢＬＥＷＡＴＥＲ
ＺｈａｏＪｉａｎ－ｗｅｉ，ＨｕａｎｇＴｉｎｇ－ｌｉｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｌｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓｉｓａｈｅｐａｔｏｔｏｘｉｎｒｅｌｅａｓｅｄｆｒｏｍｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｌｅａｄｉｎｇｔｏｄｅａｔｈｏｆｐｅｒｓｏｎ，ｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｗｉｌｄａｎｉｍａｌ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｍｅｔｈｏｄｓｔｏｒｅｍｏｖｅｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ．Ｂｕｔｒｏｕｔｉｎｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｈａｖｅｌｏｗｅｒｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｆｏｒｉｔ，ｇｅｎｅｒａｌｌｙｂｅｉｎｇｌｏｗｅｒｔｈａｎ５０％．Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｏｎｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ；ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｒｅａｃｈｅｄｔｏｏｖｅｒ９０％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｔａｂｌｅｗａｔｅｒ；ｅｕｔｒｏｐｈｉａ；ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎｓ；ｔｒｅａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ
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（上接第１５页）
ＡＥＲＯＢＩＣＧＲＡＮＵＬＡＲＳＬＵＤＧＥＡＮＤＩＴＳＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹ
ＣｕｉＣｈｅｎｇ－ｗｕ１，ＪｉＳｈｕ－ｌａｎ１，ＧａｏＪｉｎｇ－ｆｅｎｇ１，ＲｅｎＨａｉ－ｙａｎ１，ＮａｅｅｍｕｄｄｉｎＡｈｍａｄ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ；
２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｎｄｅｘｐａｔｉａｔｅｓｓｏｍｅｐｒｅｖａｉｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｎｄｍａｋｅｓａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｅｒｏｂｉｃｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎ