好氧颗粒污泥的形成机理和好氧颗粒污泥化技术应用。

微生物持续生长!增殖!聚集,逐渐形成初生颗粒污泥.促使初生颗粒污泥形成的微生物作用主要有:分泌胞外聚合物(ECPs)!细胞群落生长!环境条件和基因突变所致的生物性状改变.胞外多聚糖是一种胞外聚合物,可成为细胞凝聚和黏连的重要媒介,它在形成和维持颗粒污泥上具有重要作用[10].若胞外多聚 好氧颗粒污泥的形成是一个长期而复杂的微生物生态学过程.首先,个体聚集形成种群;接着,在种群的基础上形成群落;然后,由群落形成微生物生态系统;最后,经过群落与环境的相互作用,生态系统逐渐进化并达到相对稳定.具体来说,在好氧颗粒污泥形成!发展和成熟的过程中,经历了细胞聚集!胚胎颗粒污泥(embryonicgranules)形成!胚胎颗粒污泥成长为初生颗粒污泥以及结构和功能相对稳定等阶段.颗粒污泥成熟后,从结构上看,它具有明显的分层现象,内部具有有利于传质的孔隙和通道"[3],并富含特定种类和相应数量的微生物.从功能上看,各种微生物以食物网的形式协同进行污染物的降解;同一生理群(种类不同但生理功能相同)的微生物分摊功能,相互替补;不同生理群的微生物各司其职,前后交接.整个颗粒污泥体现了微生物生态结构与功能的复杂性和有序性.好氧颗粒污泥内丰富而独特的生态系统,为微生物高效代谢创造了良好的条件.根据相关文献[426],可将污泥颗粒化过程归纳为5个阶段:
第一阶段,微生物个体间或微生物与惰性颗粒间进行有效碰撞.所谓有效碰撞是指塑性碰撞,弹性碰撞则为无效碰撞.水力作用和布朗运动是引发有效碰撞的重要因素.在废水中存在悬浮物或人为添加的颗粒物的情况下,悬浮物或颗粒物可与微生物发生碰撞,吸附微生物 细胞,并形成初始生物膜,这些悬浮物或颗粒物则充当了颗粒污泥的内核,为颗粒污泥的形成提供了平台(如图1所示).一些微生物也可在信息素的控制下,通过趋化作用而实现聚集.

第二阶段,因碰撞而聚集的微生物保持稳定接触,形成胚胎颗粒污泥.对这种稳定接触产生影响的因素主要有:范德华力!正负电荷吸引力!表面张力!表面疏水性!丝状菌架桥作用!氢键!细胞表面脱水!细胞膜融合等[728].在颗粒污泥形成中,特别是初期,菌体表面的疏水性对保持微生物间的稳定接触起着重要作用[9].此外,丝状菌的架桥和稳定作用也对保持这种稳定接触有重要贡献.丝状菌相互交织,构成网状,则在胚胎颗粒污泥中起着类似钢筋在钢筋混凝土中的骨架作用(图2).

第三阶段,胚胎颗粒污泥中的糖合成代谢受阻遏,微生物的聚集也受影响.
第四阶段,在水力剪切作用下,初生颗粒污泥形成三维立体结构.水力剪切作用对初生颗粒污泥具有塑形效能,使颗粒污泥更加致密,菌体间距进一步缩小,结构更加紧凑.
第五阶段,微生物生态系统逐渐进化并趋向稳定,好氧颗粒污泥成熟.通过上述4个阶段形成的颗粒污泥虽然具有三维立体结构,但其生态系统只是一个初级生态系统,在结构和功能上,均需进一步完善.随着颗粒污泥表面疏水性的增强和菌体分泌多聚糖的增多,可以吸附和黏连更多的游离微生物,丰富颗粒污泥中的微生物种群.其中的各种微生物也可以通过多种作用调整其空间位置,形成合理的空间分布,从而优化自身的生态位[11].颗粒污泥中的微生物还可以进行遗传物质的交换,实现代谢途径的协同进化.