好氧颗粒污泥（Aerobic granular sludge,AGS）工艺是一种极具应用前景的废水处理工艺,与传统活性污泥法（Conventional activated sludge,CAS）相比,具有占地面积小、能源消耗低和污泥产量少的优势。活性污泥（AS）的颗粒化作为AGS反应器的启动阶段,对AGS工艺的实际运用十分重要,而且AS的颗粒化是一个十分复杂的过程,受到水质、温度、碳源种类、重金属离子等各种环境因素的影响。因此研究各种因素对AGS造粒的影响是时下水处理领域的一个研究热点。硝酸盐,作为一种广泛存在于各种水体中的污染物,可能对AGS系统的造粒存在影响,但相关研究还十分匮乏。论文通过运行三个投加不同浓度硝酸盐的AGS反应器为实验组,以不加硝酸盐的为对照组,研究外源硝酸盐在AGS形成过程中对造粒及微生物群落结构的影响。通过监测反应器运行中的水质指标、污泥指标,考察外源硝酸盐对AGS造粒和污染物去除性能的影响;通过检测AGS的胞外聚合物（EPS）含量及官能团、c-di-GMP浓度、表面元素分布、颗粒强度等,探究外源硝酸盐影响AGS造粒的作用机理;通过对不同时间点AGS的微生物群落进行分析,考察硝酸盐影响下微生物群落的演替规律。对AGS反应器长期运行监测的结果表明:外源硝酸盐对AGS造粒的影响存在两面性。在造粒初期,硝酸盐促进了小颗粒的形成,此时实验组颗粒的平均粒径达到了460±10μm,比对照组高100μm左右。但是长期投加外源硝酸盐影响AGS反应器的稳定性,不利于颗粒尺寸的持续增长并导致颗粒解体。到后期,对照组平均粒径达到809±10μm,而实验组在500μm以下。同时,外源硝酸盐的投加提升了AGS反应器的脱氮能力,实验组三个AGS反应器达到的最大TN去除效率为89.9%、85.29%、83.41%,而对照组为81.35%。同步硝化反硝化效率测定实验证明投加硝酸盐将AGS的同步硝化反硝化效率从0.924提升至0.984,进而提高了体系的脱氮能力。对AGS特性的研究表明:实验组在前期胞外蛋白的含量高于对照组。在第一个月实验组胞外蛋白与反应器运行时间的相关性分别达到了0.982、0.911、0.936,对照组则为0.879。但是长期投加使其对EPS产量的促进作用转变为了抑制作用,运行末期对照组中成熟颗粒的EPS含量120.45 mg/g VSS,实验组则分别为55.34、102、100.9 mg/g VSS。外源硝酸盐的加入在前期提升了AGS对钙离子的截留能力,也被认为是在第一个月实验组AGS实现更大平均粒径的原因。外源硝酸盐抑制了反应器c-di-GMP的增长速率,从而使得对照组c-di-GMP浓度及磷酸二酯酶活性一直高于实验组,这也是对照组最终形成大颗粒的原因。通过以上实验结果推测硝酸盐影响AGS造粒的作用机理为:在颗粒形成初期,投加硝酸盐通过促进反硝化提高系统p H,进而截留更多钙离子成为晶核促进初期小颗粒的形成,此时晶核对于微生物的吸附作用大于c-di-GMP的调控作用。到反应中后期,由于已经形成初期小颗粒,晶核的吸附作用不再明显,此时c-di-GMP对微生物运动性的调控作用效果更加显著,由于实验组中更显著的反硝化作用,使得产生更多的反硝化中间产物NO,抑制了环境中c-di-GMP的增长速度。对照组中高浓度的c-di-GMP维持了颗粒的持续增长,而实验组中低浓度则引起颗粒生长停止甚至解体。对AGS样品进行群落结构分析的结果表明:外源硝酸盐和反应器运行时间两个环境因素共同塑造了群落结构。硝酸盐的投加加速了AGS群落结构的演替,而且低浓度和高浓度硝酸盐的长期投加对群落的演替的推动具有差别。硝酸盐的投加加快了反硝化聚糖菌Micropruina等具有反硝化功能的菌群在实验组的富集,促进了反硝化过程,进而提升系统的脱氮能力。除此之外还促进了Thauera、Flavobacerium这两种既能脱氮又可以分泌EPS功能菌的富集。但是硝酸盐的长期投加抑制了具有EPS分泌功能的菌种（Acidovorax、Zoogloea、Ferruginbacter）的生长,最终导致了AGS的解体。另一方面,投加硝酸盐还促进了系统的氨基酸代谢和糖代谢。