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本课题对好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge，AGS)的培养、生物吸附染料及其对垃圾渗滤液的处理进行了研究。
为了研究颗粒活性炭对AGS形成的影响，在SBR反应器启动初期投加颗粒活性炭(SBR有效体积的1％，粒径为0.1-0.3mm)作为诱导核。结果表明，颗粒活性炭有利于AGS的形成，运行20d即获得了成熟的AGS。扫描电镜(Scanning Electron Microscope，SEM)结果显示，成熟的AGS结构密实，微生物种类较为丰富。AGS细菌凋亡荧光染色结果表明死细菌分布较为均匀，但是活细菌多位于外层；胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)多重荧光染色表明蛋白质和多糖(α-吡喃葡萄糖、α-甘露糖和β-D-吡喃葡萄糖)等物质在AGS内部分布较为均匀，虽然含量接近，但是β-D-吡喃葡萄糖含量最多。本研究表明，在反应器中投加颗粒活性炭可以促进AGS的形成。
为了研究AGS在连续流反应器中的培养过程，在SBR反应器中接种普通活性污泥，采用连续进水、间歇排水的方式运行，至第39d获得成熟的AGS，粒径集中在0.3-0.6mm。成熟的AGS结构松散，外层覆盖着大量树枝状及丝状物质。SEM观察结果显示，该AGS主要由杆菌组成，种类较为单一，没有丝状菌；存在大量孔隙，为外界营养物质进入颗粒内部供给微生物代谢提供通道，保证了内部微生物的活性，与细菌凋亡荧光染色结果一致。EPS荧光染色结果表明：蛋白质、α-吡喃葡萄糖和α-甘露糖位于颗粒内层，β-D-吡喃葡萄糖均匀分布于AGS的内部和外侧，包裹着蛋白质、α-吡喃葡萄糖和α-甘露糖，EPS中的β-D-吡喃葡萄糖构成了EPS的主体。结合AGS培养过程中EPS各组份含量变化，多糖对AGS的初期形成具有重要的作用；随着EPS多糖含量的增加，AGS形态向不稳定状态发展；另外，蛋白质的含量及空间分布对AGS的稳定维持可能具有重要的作用。本研究表明，连续进水的运行方式影响着AGS的外部形态和稳定性，底物浓度梯度过低可能为主要影响因素之一。
利用AGS对酸性淡黄2G(Acid Yellow2G, Y2G)溶液进行吸附脱色研究，考察了pH值、吸附剂用量、初始Y2G浓度、温度以及NaCl浓度对吸附过程的影响。实验结果表明吸附过程对溶液pH值具有很高的依赖性，其最佳pH值为2.0。Temkin等温线在整个实验染料浓度范围内能够很好的描述吸附过程。吸附动力学符合准二级动力学模型。内部扩散和边界层扩散都可能影响生物吸附速率。热力学分析表明吸附过程是一个自发的放热过程。FTIR分析的结果进一步揭示了AGS上的官能团（如胺基，羧基和羟基等）可能是染料生物吸附的活跃结合位点。这些结果表明，AGS可以作为吸附剂以去除水中的Y2G。
研究了灭活AGS在双染料体系中对于Y2G和活性艳红K-2G(Reactive Brilliant Red K-2G, RBR)的竞争吸附。采用一阶导数分光光度法同时测定双染料体系中的Y2G和RBR的浓度。Dubinin-Raduskevich(D-R)等温线可以很好的描述Y2G和RBR的单一吸附以及在双体系中的竞争吸附。实验中所使用的竞争吸附等温线均不能很好的表征生物吸附平衡数据。使用D-R等温线拟合Y2G和RBR单-吸附数据得到的最大平衡吸附量分别是58.50和66.18mg/g;在双染料体系中，Y2G的最大吸附平衡吸附量下降至40.38mg/g，而RBR的吸附量则增加到了171.21mg/g，结果说明两种染料之间存在着协作或者互斥反应。FTIR的分析结果表明AGS吸附Y2G和RBR的主要功能基团为胺基、羟基、羧基以及其他的基团。
研究了AGS的各种组份，如松散的胞外多聚物(Loosely Bound EPS，LB-EPS)、致密的胞外多聚物(Tightly Bound EPS，TB-EPS)、AGS提取过EPS的剩余污泥及剩余污泥上的官能团如胺基、羧基、磷酰基和脂类物质等对于活性艳蓝KN-R(Reactive Brilliant Blue KN-R, KN-R)、刚果红(Congo Red，CR)、RBR和孔雀石绿(Malachite Green，MG)等四种不同类型染料的生物吸附的贡献。实验结果表明，EPS对于阳离子染料的吸附效果良好。然而，剩余污泥在整个吸附过程的贡献都高于EPS。生物吸附机理可能依赖于AGS表面的官能团以及染料的化学结构。脂类物质和磷酰基可能是吸附KN-R的主要官能团。胺基、羧基、磷酰基及脂类物质都可以作为CR的吸附位点。在RBR的生物吸附中，脂类物质起主要作用。在AGS吸附MG的实验中，磷酰基官能团的贡献是最大的。
为了研究AGS在垃圾渗滤液中实现的可能性，采用稀释的垃圾渗滤液作为原水，采用不断增加氨氮(NH4+-N)负荷且投加外加碳源的培养策略，经过25d完成了污泥的好氧颗粒化过程。在运行的过程中，进水NH4+-N浓度从50逐渐增加到200mg/L。经过150d的运行，NH4+-N去除率稳定在98％以上，总氮去除率达到60％左右。AGS形成以后，反应器内出现了同步硝化反硝化现象。通过对EPS荧光染色，发现好氧颗粒内部β-D吡喃葡萄糖的空间分布为外层较多，并随着颗粒的孔隙向内延伸，在次外层与内层不均匀分布，很好的解释了AGS在好氧的运行式下，发生同步硝化反硝化的途径以及碳源的来源方式。结合AGS培养过程中EPS各组份含量变化，多糖和蛋白质对AGS的初期形成具有重要的作用；β-D吡喃葡萄糖构成了AGS的骨架，对于维持AGS的完整性有重要作用；另外，蛋白质的含量及空间分布对AGS的稳定维持可能具有重要的作用。