好氧颗粒污泥分层结构的特点,包括好氧区、兼氧区和厌氧区,可实现同步硝化反硝化脱氮,因此在去除猪场沼液中的高浓度有机物、氮、磷等具有潜在的优势。而分步进水序批式反应器是一种通过缺氧段多步进水补充反硝化碳源的强化生物脱氮工艺,将其与好氧颗粒污泥技术相结合,可进一步提高总氮去除效果。本试验首先以模拟废水为基质,考察了不同分步进水模式(R1为一次进水、R2为二次等量进水、R3为三次等量进水)对好氧污泥颗粒化的影响及其特性。结果表明,在水温为15±2℃条件下,通过采取逐步增大进水负荷、缩短沉淀时间、添加金属离子等措施,均培养出成熟的好氧颗粒污泥,但好氧污泥完全颗粒化所需时间、好氧颗粒污泥的粒径分布、微生物种群及其他性能等有所差异。其次在好氧颗粒污泥培养成熟后,将R1、R2两个反应器的进水由模拟废水改为实际猪场沼液,探索了好氧颗粒污泥处理实际猪场沼液的可行性。结果表明,好氧颗粒污泥处于新环境后,先后经历了适应期和增殖期,其物理特性、微生物种群及出水水质等都发生了显著变化。当微生物适应新环境后,增殖速率增大,R1、R2的MLSS逐渐上升,最终分别达4706、5310 mg·L-1,SVI5分别为47.5、60.5 mL·g-1。在水温为11±1℃的条件下,两个反应器中出现短程同步硝化反硝化现象,出水水质逐渐变好,其中R1出水COD、氨氮、总氮、总磷浓度分别为309、67.5、176.0、14.2 mg·L-1,相应去除率分别为74.7%、82.0%、53.4%、53.5%;R2出水COD、氨氮、总氮、总磷浓度分别为323、73.2、188.2、13.3 mg·L-1,相应去除率分别为73.6%、80.5%、50.1%、56.4%。同时,利用扫描电镜观察发现,R1中成熟好氧颗粒污泥外观形态呈椭球形或球形,表面更光滑、结构更致密,沉降性能更好,稳定性更强;而R2中成熟好氧颗粒污泥外观形态呈椭球形,表面不光滑、结构松散,沉降性能更差,这可能是R2中的好氧颗粒污泥趋于老化所致。因此,为保证新生的细小颗粒污泥有足够的营养物质并逐渐生长成熟,应定期向外排出老化的、粒径过大的成熟好氧颗粒污泥。此外,R1、R2中好氧颗粒污泥表面微生物种群更加丰富,以杆菌为主,含少量球菌,未发现丝状菌。