好氧颗粒污泥是活性污泥微生物在各种选择压下通过自固定方式形成的结构紧凑的生物颗粒聚集体。与活性污泥相比,好氧颗粒污泥具有沉降性能好、微生物群落丰富、对有毒物质有良好的耐受性等优点。好氧硝化颗粒污泥属于好氧颗粒污泥的一种,因其出色的脱氮性能,引起了研究者的广泛关注。但是好氧硝化颗粒污泥形成所需要的时间较长以及在长期运行中的不稳定性,严重限制了好氧硝化颗粒污泥在高氨氮废水处理中的应用。本论文研究了强化好氧硝化颗粒污泥快速培养的方法,并考察了有毒物质对好氧硝化颗粒稳定性的影响。针对好氧硝化颗粒污泥形成时间过长的问题,本论文成功应用48.0mT稳恒磁场促进了好氧硝化颗粒污泥形成。扫描电镜-X射线能谱分析(SEM-EDX)结果显示磁场有助于活性污泥中铁聚合物的积累,进而通过改善污泥的沉降性能和刺激胞外聚合物(EPS)的分泌将好氧颗粒化时间由41天减少到25天。在磁场环境下形成的好氧硝化颗粒污泥主要由球菌组成,颗粒结构紧凑密实,而在无磁场环境下形成的好氧硝化颗粒污泥主要由杆菌组成,结构较为松散。三维荧光光谱(EEM)分析的结果显示虽然磁场促进了好氧硝化颗粒污泥胞外聚合物的分泌,但并未对胞外聚合物的组分产生影响。反应器的长期监测实验,周期实验结果显示在磁场作用下亚硝氮氧化菌(NOB)的生物活性得到一定程度的提高。荧光原位杂交(FISH)分析结果也证实了磁场的存在增大了NOB在细菌群落中所占的比例。这些实验结果证明磁场在加速好氧硝化颗粒污泥形成方面是有益且可行的。因群落结构相对单一,以短程脱氮为主的好氧硝化颗粒污泥的性能及稳定性易受外界环境因素的影响。苯酚在石油化工、制药、焦化及树脂材料生产等行业都有大规模应用使其成为废水中常见的有毒物质。鉴于苯酚对短程硝化颗粒污泥可能产生的影响,本论文研究了苯酚对于短程硝化颗粒污泥生物活性、理化特性及微生物菌落结构等方面的影响。短期降解实验,反应器长期实验及比耗氧速率(SOU R)的测定结果表明苯酚对于短程硝化颗粒污泥中的主要菌群都有抑制作用且随着苯酚浓度的提高抑制作用更为明显。当初始苯酚浓度为200mg/L时,短程硝化颗粒污泥的生物活性受到严重抑制。同时,苯酚对氨氧化细菌(AOB)的抑制作用较NOB更为明显,使得NOB在于AOB的竞争中逐渐处于优势。FISH结果的分析也表明在苯酚影响下AOB所占的比例降低,NOB比例大幅提高。AOB与NOB数量上的变化最终导致气提式间歇反应器(Sequencing Batch Airlift Reactor, SBAR)内的短程硝化最终转变为全程硝化过程。扫描电镜(SEM)观察结果显示,在苯酚的影响下,短程硝化颗粒污泥中的主要菌群由球菌转化为丝状菌。这种转变导致好氧硝化颗粒污泥粒径急剧增大,结构变得松散且沉降性能显著恶化。苯酚还能刺激短程硝化颗粒污泥分泌EPS。当苯酚浓度提高到300mg/L后,短程硝化颗粒污泥结块现象严重,短程硝化颗粒污泥被洗出反应器导致生物量大量流失,反应器性能恶化。以上结果显示在短程硝化颗粒污泥不能承受高浓度苯酚的冲击,在短程硝化颗粒污泥应用中应去除污水中苯酚或降低苯酚浓度以减小苯酚对短程硝化颗粒污泥的不良影响。