目前国内污水处理多采用生物处理技术,而曝气池又是生物处理的重要环节,曝气量过小会造成溶氧不足,导致丝状菌膨胀;曝气量过大又会形成强烈的空气搅拌,从而造成絮体的破碎,影响出水水质。好氧颗粒污泥由于其良好的沉降性,耐冲击负荷能力及多样的微生物种群,近年来已经获得越来越多的关注和研究,但若不能合适地控制曝气量等关键条件,其稳定性难以控制,这也是其不能大规模运用于实际水厂的原因。现有水厂仅根据水质或水量及经验调节曝气量,显然不利于活性污泥系统的稳定运行。此外,关于颗粒污泥稳定性的研究大多是关于污泥基本形态,反应器构造,控制进水负荷等方面,在呼吸速率方面却鲜有研究。因此,本实验采用两个相同的SBR反应器,使用一种新型的曝气控制方式,即根据微生物呼吸速率来调节曝气量,并与水厂常规根据出水水质调节曝气量的方式形成对比,一方面探寻新型曝气控制方式对活性污泥系统稳定性的影响,另一方面研究不同曝气方式下活性污泥污泥理化性质及呼吸速率的变化规律,为污水厂及实验室活性污泥系统稳定运行提供依据。此外,颗粒污泥在实际应用中有时需要长时间储存,本实验研究并分析了储存一个月后不同性状颗粒污泥活性恢复的过程污泥理化性质及呼吸图谱变化的特征。本研究的主要成果有:1:不同曝气控制方式下污泥形态有很大差距:对于颗粒污泥系统,根据出水水质调整曝气量的常规控制方法无法及时追踪生物实际需氧量,过早造成颗粒污泥膨胀,造成系统不稳定;颗粒污泥形成后现状呼吸速率有所增加,根据微生物呼吸速率调整曝气量实时监测微生物需氧量更有利于颗粒污泥系统稳定运行;2:AO荧光染色能较显著地体现颗粒污泥系统运行过程中微生物RNA与DNA数量变化,随着颗粒污泥的形成RNA数量显著增加,丝状菌膨胀后RNA数量急剧增加;3:不同性状的颗粒污泥出水水质无明显差异,但呼吸图谱差异显著,说明呼吸速率相对于水质有更高的灵敏度,及时反映微生物种群变化及状态;4:颗粒污泥形成过程中总呼吸速率及内源呼吸速率快速升高,稳定后的系统内源呼吸速率也较稳定,并且自养菌呼吸速率变化有极强的规律性,能及时指示微生物变化的规律;而伴随丝状菌的污泥从膨胀到解体内源及自养菌呼吸速率波动幅度较大;5:颗粒污泥的总呼吸速率远大于普通絮体污泥,且内源呼吸比例低于絮体污泥,说明单位质量的颗粒污泥能去除更多污染物具有节能的潜质。6:将不同性状污泥放置一个月,由呼吸图谱可以看出在放置后颗粒污泥几乎失去活性,但在重启反应器后颗粒污泥及丝状菌膨胀的颗粒污泥均可以恢复活性,R1现状呼吸速率有所升高,但R2呈下降趋势;两个反应器自养菌呼吸速率,异养菌呼吸速率及总呼吸速率在活性恢复过程均明显升高。在活性恢复后,稳定的颗粒污泥反应器运行周期从一天6周期减小到一天三周期,延长了曝气时间,污泥浓度降低,但呼吸图谱变化幅度较小;R2增加了搅拌后沉降性在短期内有一定改善,呼吸速率短期内也有所变化,但依然无法消除丝状菌,导致后期反应器恶化造成污泥流失。