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好氧颗粒污泥膜生物反应器(aerobic granular sludge membrane bioreactor， AGMBR)是一种将好氧颗粒污泥和膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)结合的新型水处理工艺，它既能结合二者的优势，如高质出水、同步脱氮除磷、占地面积小等，又能解决二者存在的问题，如MBR膜污染严重、脱氮除磷效率低和好氧颗粒污泥出水悬浮物浓度高等。
本课题将AGMBR组合工艺用于处理人工模拟市政污水，以本课题组自培养的好氧颗粒污泥为接种污泥，利用PLC控制序批式反应器(sequencing batch reactor， SBR)的进水、曝气、沉淀与排水时间，通过转子流量计控制SBR内的曝气强度以达到调节表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s，研究表观气速对AGMBR反应器运行效能和膜污染的影响。
试验过程中，对出水COD、氨氮、TN、NO3–-N和NO2–-N进行检测，考察AGMBR反应器对污水的处理效能。当表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s时，COD去除率分别为：95.16±1.41%、94.85±1.16%和95.90±2.21%，氨氮的去除率分别为：99.45±0.27%、99.54±0.35%和99.70±0.10%，TN的去除率分别为63.41±3.60%、62.90±2.68%和60.59±2.90%。可以看出，AGMBR组合工艺实现了对污水的高效处理。同时，通过真空压力表监测跨膜压力(trans-membrane pressure， TMP)的变化，发现在表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s条件下，AGMBR在TMP等于10kPa时的运行时间分别为65天、90天和105天，TMP达到20kPa的运行时间分别是70天、96天和112天，达到30kPa时的运行时间分别为76天、100天和118天，达到40kPa时的运行时间分别为81天、104天和122天，表明表观气速的提高有效地减缓了膜污染。但是，在TMP急剧上升后期，表观气速的提高加剧了膜污染，因为TMP从20kPa升至40kPa时，分别用时11天、8天、10天。
通过对AGMBR反应器内污泥混合液的过滤特性研究表明，表观气速的提高促进了紧密型胞外聚合物(tightly boundextracellular polymeric substances，TB-EPS)的产生。与TB-EPS相比，溶解性微生物产物(solublemicrobial product，SMP)和松散型胞外聚合物(loosely boundextracellular polymeric substances，LB-EPS)与膜污染具有更好的相关性。蛋白质是SMP、LB-EPS和TB-EPS中的主要成分，对好氧颗粒污泥的造粒与稳定起着重要作用。另外，污泥混合液的接触角、zeta电位和颗粒粒径等表面特性也决定了其过滤特性。在TMP急剧变化前期(10kPa和20kPa)，表观气速的提高有利于污泥混合液疏水性的降低、表面负电荷的增加和颗粒粒径的增大，对减缓膜污染具有重要的作用。而在TMP急剧上升后期(30kPa和40kPa)，表观气速的提高使得污泥混合液疏水性升高、表面负电荷减少，加剧了膜污染。通过高通量测序(High-throughput sequencing，HTS)分析发现表观气速的改变造成污泥混合液的微生物群落结构发生了较大变化。
扫描电镜和原子力显微镜的观察结果显示，随着表观气速的提高，污染膜表面形成的致密滤饼层逐渐变得疏松多孔。利用膜阻力分布计算和膜污染模型拟合分析发现，三个表观气速条件下的膜阻力主要形式均为滤饼阻力(从中间堵塞转变为滤饼堵塞)，表明膜污染后期滤饼层的形成加剧了膜污染。
通过对膜表面污染物进行提取与分析发现，SMP、LB-EPS和TB-EPS中的多糖组分是造成膜污染的关键因素。随着表观气速的提高，在相同TMP条件下，膜表面的SMP、LB-EPS和TB-EPS的浓度有所下降，这可能是因为在表观气速为2.1cm/s和2.6cm/s时形成的滤饼层更疏松多孔，与表观气速为1.6cm/s时相比，更多的SMP和EPS易进入膜孔造成膜孔堵塞，这与膜阻力分布结果一致，从而导致了膜表面污染物浓度降低。在TMP等于10kPa时，SMP是造成膜污染的主要原因，当TMP等于40kPa时，由于膜表面滤饼层的形成，TB-EPS成为影响膜污染的重要污染物。另外，通过三维荧光光谱、能量色散X射线光谱、傅里叶红外光谱、激光共聚焦扫描等表征方法分析得到膜表面的主要污染物为蛋白质和多糖。HTS分析结果表明，膜表面微生物保留了污泥混合液中的优势菌群。
本课题将AGMBR组合工艺用于处理人工模拟市政污水，以本课题组自培养的好氧颗粒污泥为接种污泥，利用PLC控制序批式反应器(sequencing batch reactor， SBR)的进水、曝气、沉淀与排水时间，通过转子流量计控制SBR内的曝气强度以达到调节表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s，研究表观气速对AGMBR反应器运行效能和膜污染的影响。
试验过程中，对出水COD、氨氮、TN、NO3–-N和NO2–-N进行检测，考察AGMBR反应器对污水的处理效能。当表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s时，COD去除率分别为：95.16±1.41%、94.85±1.16%和95.90±2.21%，氨氮的去除率分别为：99.45±0.27%、99.54±0.35%和99.70±0.10%，TN的去除率分别为63.41±3.60%、62.90±2.68%和60.59±2.90%。可以看出，AGMBR组合工艺实现了对污水的高效处理。同时，通过真空压力表监测跨膜压力(trans-membrane pressure， TMP)的变化，发现在表观气速为1.6cm/s、2.1cm/s和2.6cm/s条件下，AGMBR在TMP等于10kPa时的运行时间分别为65天、90天和105天，TMP达到20kPa的运行时间分别是70天、96天和112天，达到30kPa时的运行时间分别为76天、100天和118天，达到40kPa时的运行时间分别为81天、104天和122天，表明表观气速的提高有效地减缓了膜污染。但是，在TMP急剧上升后期，表观气速的提高加剧了膜污染，因为TMP从20kPa升至40kPa时，分别用时11天、8天、10天。
通过对AGMBR反应器内污泥混合液的过滤特性研究表明，表观气速的提高促进了紧密型胞外聚合物(tightly boundextracellular polymeric substances，TB-EPS)的产生。与TB-EPS相比，溶解性微生物产物(solublemicrobial product，SMP)和松散型胞外聚合物(loosely boundextracellular polymeric substances，LB-EPS)与膜污染具有更好的相关性。蛋白质是SMP、LB-EPS和TB-EPS中的主要成分，对好氧颗粒污泥的造粒与稳定起着重要作用。另外，污泥混合液的接触角、zeta电位和颗粒粒径等表面特性也决定了其过滤特性。在TMP急剧变化前期(10kPa和20kPa)，表观气速的提高有利于污泥混合液疏水性的降低、表面负电荷的增加和颗粒粒径的增大，对减缓膜污染具有重要的作用。而在TMP急剧上升后期(30kPa和40kPa)，表观气速的提高使得污泥混合液疏水性升高、表面负电荷减少，加剧了膜污染。通过高通量测序(High-throughput sequencing，HTS)分析发现表观气速的改变造成污泥混合液的微生物群落结构发生了较大变化。
扫描电镜和原子力显微镜的观察结果显示，随着表观气速的提高，污染膜表面形成的致密滤饼层逐渐变得疏松多孔。利用膜阻力分布计算和膜污染模型拟合分析发现，三个表观气速条件下的膜阻力主要形式均为滤饼阻力(从中间堵塞转变为滤饼堵塞)，表明膜污染后期滤饼层的形成加剧了膜污染。
通过对膜表面污染物进行提取与分析发现，SMP、LB-EPS和TB-EPS中的多糖组分是造成膜污染的关键因素。随着表观气速的提高，在相同TMP条件下，膜表面的SMP、LB-EPS和TB-EPS的浓度有所下降，这可能是因为在表观气速为2.1cm/s和2.6cm/s时形成的滤饼层更疏松多孔，与表观气速为1.6cm/s时相比，更多的SMP和EPS易进入膜孔造成膜孔堵塞，这与膜阻力分布结果一致，从而导致了膜表面污染物浓度降低。在TMP等于10kPa时，SMP是造成膜污染的主要原因，当TMP等于40kPa时，由于膜表面滤饼层的形成，TB-EPS成为影响膜污染的重要污染物。另外，通过三维荧光光谱、能量色散X射线光谱、傅里叶红外光谱、激光共聚焦扫描等表征方法分析得到膜表面的主要污染物为蛋白质和多糖。HTS分析结果表明，膜表面微生物保留了污泥混合液中的优势菌群。