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与传统活性污泥（Conventional activated sludge,CAS）相比,好氧颗粒污泥（Aerobic granular sludge,AGS）具有结构致密、沉降性能优良、抗冲击负荷能力强等优点,并可同时进行有机物矿化、硝化与反硝化脱氮除磷,因而被誉为“21世纪最具发展潜力的污水生物处理技术”。然而,系统启动期较长和长期运行不稳定的技术瓶颈限制了AGS技术的大规模应用。研究表明,污泥颗粒化过程中羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP）会逐渐沉积在AGS内部,其具有吸附能力强、生物相容性好等特点,可作为晶核为微生物提供附着位点,在加速颗粒化过程以及提高颗粒结构稳定性方面具有积极作用。然而,在AGS培养过程中HAP形成速度缓慢且形成条件较为苛刻。基于此,本研究提出外源投加HAP强化污泥快速颗粒化及颗粒结构稳定性的新方法,通过考察投加不同粒径级别的HAP强化AGS快速颗粒化的作用效果,得出纳米粒径HAP的强化效果更优。在此基础上,进一步探究了不同方法制备的纳米HAP强化AGS颗粒化及稳定性的作用效果与机制。最后,通过高COD冲击负荷试验验证HAP强化形成的AGS的结构稳定性。论文首先开展了外源投加不同粒径（纳米级和微米级）HAP对强化AGS颗粒化及结构稳定性的作用效果研究。与对照组（R1）相比,R2（投加纳米HAP）和R3（投加微米HAP）系统中污泥颗粒化时间缩短至25 d（投加量为0.5 g/L）,其中R2系统中颗粒污泥的形态更加规则、结构更加致密、生物量更高（污泥浓度MLSS为5.7±0.09 g/L）、沉降性能更好(SVI30为31.9±1.8 m L/g)、EPS含量更高（184.4mg/g·VSS）以及污染物的去除效率更优异（COD、TN和TP的平均去除率分别为96.5%、75.9%和78.7%）。微生物群落结构分析结果表明,R2系统中胞外聚合物（EPS）产生菌（如Candidatus＿Competibacter）的相对丰度显著升高,有利于微生物之间的粘附作用及保持颗粒结构的稳定性。此外,该系统有效富集了异养硝化反硝化菌、反硝化聚糖菌和反硝化除磷菌等功能菌属（如Candidatus＿Competibacte和Paracoccus）,有利于污染物的高效去除。因此,相比于微米HAP,外源投加纳米HAP对强化AGS颗粒化及结构稳定性的效果更佳。论文进一步采用不同方法以废弃鸡蛋壳为原料制备纳米HAP,考察不同方法制备的HAP对强化AGS快速颗粒化和结构稳定性的作用效果及内在机理研究。相比于传统水热法制备的HAP（C-HAP）,采用微波水热法制备的HAP（M-HAP）粒径分布更均匀,结晶度更高,且比表面积更大。分别投加M-HAP和C-HAP强化活性污泥快速颗粒化（投加量为0.5 g/L）,结果表明,与无强化措施的对照组相比（R1系统）,投加M-HAP（R2系统）和投加C-HAP（R3系统）后,污泥颗粒化时间分别缩短至20 d和25 d。其中,R2系统中AGS的平均粒径更大（2.37 mm）、生物量更高（MLSS为6.68±0.08 g/L）、沉降性能更优(SVI30为27.2±0.3 m L/g)、机械强度更高（完整性系数为5.6%）、EPS含量更高（196.3 mg/g·VSS）,COD、TN和TP的平均去除率分别达到97.6%、80.8%和82.4%。从物化和生化两个角度对投加微波水热法制备的HAP强化污泥颗粒化的作用机理进行分析,结果表明:（1）系统中成熟的AGS内部存在HAP和方解石（Calcite,Ca CO3）,表明投加HAP促进了颗粒内部矿物沉淀的形成,加快污泥颗粒化进程,维持颗粒结构长期稳定。（2）Candidatus＿Competibacter和黄杆菌属（Flavobacterium）成为优势菌属（相对丰度总和为35.9%）,这类细菌具有分泌EPS和脱氮除磷等功能,在促进污泥颗粒化和增强AGS结构稳定性两方面均发挥关键作用;丝硫菌属（Thiothrix）也得到了有效富集（相对丰度为6.6%）,该细菌具有络合无机矿物质的能力,能够将HAP和方解石等无机矿物截留在颗粒污泥内部,提高颗粒污泥的机械强度,维持AGS结构稳定性。最后,论文通过高COD冲击负荷试验验证投加HAP强化形成的AGS的结构稳定性。结果表明,投加M-HAP（R2）和C-HAP（R3）的AGS系统在整个冲击负荷试验中全程稳定运行（COD浓度逐渐提升至900、1200和1500 mg/L）,其中投加M-HAP的系统具有更强的抗冲击能力,能够维持较高的氮磷污染物去除效能（TN和TP去除率分别为97.5%和90.7%）,颗粒污泥粒径较大、颗粒密实,反应器内生物量浓度维持在较高水平（MLSS为10.7 g/L）,污泥沉降性能较好(SVI30为28.7 m L/g)。而未施加强化措施的系统（R1）在进水COD提升至1500 mg/L时,系统发生污泥膨胀,脱氮效果恶化（TN去除率降至56.2%）,污泥破碎解体,生物量大幅下降,沉降性能显著降低(SVI30为156.5 m L/g)。因此,投加M-HAP强化形成的AGS表现出更强的抗冲击负荷能力,系统稳定性较好。