好氧颗粒污泥工艺(AGS)因其具有沉降性好、处理能力强、实现同时硝化反硝化、节省占地面积等优点被认为是最具发展前景的污水处理技术之一。目前利用AGS处理低浓度城市生活污水培养AGS的研究较少,主要是因为低负荷运行下会出现培养难度大、长期运行会失稳等问题。根据AGS晶核假说理论,投加载体可加快好氧颗粒形成、提高污泥沉降性能等。本研究针对低浓度污水,提出用晶核强化好氧颗粒污泥的培养,探究了晶核对好氧颗粒污泥失稳后处理效能恢复的强化作用,同时研究了磁粉强化的好氧颗粒污泥系统在运行过程中微生物菌群结构的变化。首先对比投加磁粉、粉砂与未投加晶核的AGS系统的启动情况、除污效能及污泥性能。结果表明,以磁粉为晶核可以强化AGS的除污性能和稳定性,稳定后反应器中污泥浓度约为1800 mg/L,SV约为10%,出水SS浓度约35 mg/L,表明具有较低污泥浓度的AGS仍具有较好的沉降性能;投加磁粉、粉砂和空白反应器出水COD都达到一级A标准;加磁粉组AGS在运行9 d后可将氨氮去除至5mg/L,而加粉砂和空白组需15 d达到相同效果;加磁粉组AGS可稳定运行60 d以上,而其余两组仅可稳定运行30 d左右,因此最终选择磁粉作为AGS晶核进行后续研究。研究以磁粉为晶核的AGS处理城市生活污水的污染物去除效果和污泥沉降性能,并通过对比投加不同磁粉量(3 g/L、5 g/L、7 g/L)下系统的除污效果,确定最佳磁粉投量。对比磁粉强化的AGS系统与传统AGS系统,两组反应器都可将COD去除至一级A标准以下,加磁粉组COD去除效果相对更稳定;且加磁粉组对氨氮的去除可稳定60 d以上;稳定后加磁粉组出水SS浓度约为20 mg/L左右,而空白组为40 mg/L左右;且晶核组SVI值更高;通过优化确定5 g/L为最佳磁粉投量。针对AGS存在长期运行下稳定性差的问题,开展了以磁粉为晶核的AGS系统长期运行研究。在以磁粉为晶核的AGS系统长期运行研究中发现,磁粉强化的AGS系统可稳定运行长达65 d,而空白组只维持稳定运行30天。两个系统均出现颗粒污泥解体现象,并伴随除污效果变差问题,但磁粉强化的AGS系统最终恢复除污效果,并可继续稳定运行50 d以上,而空白组在失稳后未恢复到稳定运行期的除污效果。对比分析光学显微镜和扫描电子显微镜镜检结果可知,颗粒污泥并未完全解体,污泥依旧为致密的微生物团,只是颗粒尺寸变小,表观形态发生改变。测序分析对磁粉为晶核的好氧颗粒污泥系统进行微生物群落结构进行分析。结果表明,随着系统的运行,淘汰机制下的微生物物种丰度逐渐降低并趋于稳定。失稳期分别与接种污泥期和稳定运行期都具有较高的物种相似性,这可能是失稳后污泥形态发生改变,但AGS系统仍具有较强除污能力的原因。