好氧颗粒污泥是微生物高度自凝聚形成的密度较大的微生物聚集体,具有沉降性好、结构密实、抗冲击负荷能力强、生物累积量和多样性高、可处理毒性物质和高负荷废水等特点,是一项发展前景良好的污水处理技术。除磷颗粒污泥是采用厌氧好氧交替环境培养的一种特殊的好氧颗粒污泥。传统研究多以挥发性脂肪酸（VFA）作为除磷颗粒污泥的培养碳源,颗粒形成周期较短。但在实际污水中常含有大量大分子有机物,严重影响污泥的颗粒化进程。本研究采用人工配水模拟低强度生活污水,在不同运行条件下,连续观测好氧污泥颗粒化进程中的污泥性状、代谢产物和菌群结构,研究大分子有机物对好氧污泥颗粒化过程的影响,旨在为好氧污泥颗粒化的实际应用提供理论指导和实验依据。主要结论如下:1、在瞬时进出水序批式反应器（SBR）中,分别以1#乙酸钠（100%Na Ac）、2#大分子有机物（60%可溶性淀粉+40%胰蛋白胨）培养好氧颗粒污泥。系统运行30d,1#反应器中污泥沉降比（SV30）下降至25%,颗粒化过程后期SV30最低降至3%,污泥体积指数（SVI30）低于50m L/g,45%以上好氧污泥粒径大于200μm;2#反应器中污泥SV30、SVI30值反复变化,沉降性差,粒径在200μm以上的颗粒不足10%。污泥颗粒化完成后,1#和2#反应器出水COD均维持在20~35mg/L之间,去除率均高于91.25%,氨氮浓度分别为10.05mg/L、1.5mg/L,去除率分别为75%、96.25%,亚硝氮均始终保持在0.3mg/L以下,硝化菌的活性较强;磷酸盐浓度分别为1.69mg/L、1.27mg/L,除磷效率分别为83.1%、87.3%。厌氧段末期,1#、2#反应器中硝态氮浓度分别为3.49mg/L、0.38mg/L,硝态氮的存在并不影响系统除磷。1#反应器中成熟的好氧颗粒污泥结构密实,形状规则、表面光滑;2#反应器中好氧颗粒污泥表面粗糙,结构较疏松。扫描电镜显示,1#反应器颗粒污泥上分布有大量杆菌和球菌;2#反应器中颗粒污泥表面存在大量杆菌和丝状菌。能谱分析显示1#反应器中污泥表面P元素含量为4.72Wt%,高于2#反应器1.32Wt%,推测可能系统内聚磷菌占比较高。Mg、Ca在1#反应器中含量分别为1.5%、2.02Wt%,均高于2#。Mg、Ca离子可与PO43-、CO32-等反应生成沉淀,提升污泥的沉降性能。2、在瞬时进出水SBR反应器中,系统运行90d,1#、2#反应器蛋白质含量分别为42.37mg/g VSS、25.7mg/g VSS,多糖含量分别为:12.48mg/g VSS、5.46mg/g VSS。1#反应器中不同阶段蛋白质和多糖含量均高于2#,更能促进好氧污泥完成颗粒化过程。1#、2#反应器污泥的疏松型胞外聚合物（LB-EPS）Zeta电位分别为-13.83m V、-12.03m V,絮体间的静电斥力依次减小;而紧密型胞外聚合物（TB-EPS）Zeta电位分别为-8.58m V、-11.17m V,静电斥力依次增加。不同培养阶段EPS Zeta电位变化规律一致。菌群结构分析表明,成熟颗粒污泥中细菌的种类减少,多样性降低。接种污泥、1#、2#反应器中污泥菌群的操作分类单元（OTU）个数分别为960、476、259,Shannon指数分别为5.36、4.28、2.48。1#反应器中的优势菌为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）,丰度分别为58.37%、22.67%;2#反应器中的优势菌为拟杆菌门（Bacteroidetes）和酸杆菌门（Acidobacteria）,丰度分别为:31.79%、26.17%。梭菌属（Cloacibacterium）和四球菌属（Tessaracoccus）为2#反应器独有的优势菌属,丰度分别为29.38%、24.21%。3、在同时进出水的推流式SBR反应器中,分别以3#（100%Na Ac）、4#（60%Na Ac+40%胰蛋白胨）、5#（60%可溶性淀粉+40%胰蛋白胨）为碳源培养好氧颗粒污泥。运行100d时,所有反应器均可形成大量黄褐色和白色好氧颗粒污泥。颗粒污泥呈圆形或椭圆形,SVI30均低于50m L/g。各系统75%以上污泥粒径均大于200μm,MLSS均在4000mg/L以上。污泥颗粒化完成后,三组反应器出水COD保持在37.5~42.5mg/L之间,去除率保持在89.37%以上,氨氮浓度分别为0.22mg/L、0.07mg/L、0.07mg/L,去除率均在99.45%以上,亚硝氮含量分别为0.03mg/L、0.02mg/L、0.03mg/L,硝态氮含量分别为3.882mg/L、7.76mg/L、4.07mg/L,3#和5#系统中硝态氮含量低,反硝化过程更彻底;磷酸盐含量分别为:0.48mg/L、0.82mg/L、0.99mg/L,去除率分别为:95.2%、91.8%、90.1%。3#反应器中成熟的好氧颗粒污泥形状规则,密实度高,表面光滑;4#系统中好氧颗粒污泥多为不规则形状,密实度高,表面有少量污泥絮体附着;5#系统中颗粒污泥形状不规则,表面粗糙,结构松散。扫描电镜显示,3#颗粒污泥上存在大量球菌和杆菌;4#中颗粒污泥以特殊丝状菌为骨架附着生长形成,颗粒化完成后表面仍有大量特殊丝状菌;5#中颗粒污泥表面同时存在球菌、杆菌、丝状菌以及少量原生动物,并存在可能有利于营养物质传递的缝隙和孔道。能谱分析显示,3#、4#、5#反应器中Ca元素含量分别为:2.98Wt%、3.65Wt%、2.45Wt%,Ca离子与PO43-、CO32-生成的沉淀可作为晶核使微生物附着生长,促进好氧污泥颗粒化;Fe元素在溶解态有机物系统中占比高达12.57Wt%,经氧化和水解可产生具有较强吸附凝聚作用的Fe（OH）3作为颗粒污泥的晶核,污泥不断集聚,结构更加密实。4、在推流式SBR反应器中,不同进水基质使EPS中蛋白质和多糖含量有明显差异。系统运行190d后,3#、4#、5#反应器中蛋白质含量分别为21.90mg/g VSS、8.81mg/g VSS、12.99mg/g VSS,多糖含量分别为12.77mg/g VSS,9.53mg/g VSS,4.72mg/g VSS。3#反应器中污泥颗粒化过程最快,5#反应器最慢。说明糖类物质对污泥颗粒化过程起主要促进作用,糖类物质的富集能促进颗粒化进程和维持结构稳定,而蛋白质影响较小。3#、4#、5#反应器中污泥LB-EPS的Zeta电位分别为-15.47m V、-13.37m V、-11.3m V,静电斥力依次减小;TB-EPS Zeta电位分别为-8.38m V、-12.23m V、-14.01m V,静电斥力依次增加。不同阶段各反应器EPS Zeta电位测试规律一致。在溶解态进水基质作用下污泥以单个好氧污泥中心聚集并逐渐颗粒化;碳源为溶解态脂肪酸+胶体态大分子时好氧颗粒污泥以单个或两个密实的集聚体为核心形成;单一胶体态大分子有机物作碳源时好氧污泥以多个核心密实点相互组合形成,且存在营养传递孔道,系统内絮状污泥较多。菌群结构分析表明,接种污泥、3#、4#、5#反应器中污泥菌群的OTU个数分别为960、401、450、213,Shannon指数分别为5.36、3.29、3.99、2.76,颗粒化过程中菌群的多样性和群落丰富度均减小,大分子有机物系统中减小幅度最大。好氧颗粒污泥成熟后,变形菌门（Proteobacteria）在3#、4#、5#反应器的占比由23.97%分别升至39.89%、56.57%,31.45%;溶解态有机物的存在促进酸杆菌门（Acidobacteria）的生长,而胰蛋白胨和淀粉这类需水解发酵的大分子有机物的存在会促进放线菌门（Actinobacteria）的生长。3#、4#反应器中较高丰度的Defluviicoccus可利用硝酸盐实现更好反硝化效果;由于碳源类型相似度高,两个反应器中具有更多共有的优势菌群。5、通过对不同反应器构型、不同进水基质条件下好氧污泥颗粒化过程的对比研究发现,推流式反应器对污泥颗粒化过程有明显促进作用。在相同进水基质下,推流式反应器除磷效果更好;在相同反应器构型下,大分子基质的脱氮效果更好。推流式SBR反应器+纯溶解态有机物模式对好氧污泥颗粒化最为适宜,而瞬时进出水SBR反应器+大分子有机物模式最不利于污泥颗粒化,形成的颗粒污泥稳定时间短,易解体,丝状菌大量生长易导致污泥膨胀。推流式SBR反应器+大分子有机物虽可形成好氧颗粒污泥,但污泥颗粒化进程缓慢,结构松散,表面粗糙,系统中污泥絮体较多。在推移流SBR反应器中,使用大分子+溶解态混合有机物作为进水基质时,好氧污泥颗粒化进程明显加快,形成的好氧颗粒污泥形态更规则、更密实,沉降性和稳定性更好,且对污染物的去除效果更好。