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研究高效的生物处理技术一直是广大研究者们在进行的课题。而好氧颗粒污泥技术自从其被发现起，由于生物量大，易于泥水分离，抗冲击负荷能力强，处理效率高，脱氮除磷能力强等优点受到了广大学者们的关注。而好氧颗粒污泥的培养技术，形成的原因以及颗粒化过程的特性变化，都有待于进一步研究。本文采用间歇式序批反应器(SequencingBatch Reaetor，SBR)培养好氧颗粒污泥，对颗粒化过程污泥的Zeta电位变化进行了研究，并对引起电位变化的机理进行了探讨。本文也对不同的好氧颗粒污泥进行了研究。主要的研究成果如下：
本实验利用北京高碑店污水处理厂中的消化污泥和二沉池回流污泥作为接种污泥，接种比例为3:7，以进料负荷作为主要的调控因子，使进水COD在200mg/L～1200mg/L之间变化，通过负荷的升高和降低，在80d内培养出性状良好的好氧颗粒污泥，培养成熟的颗粒污泥呈淡黄色，椭圆形或圆形，边界清晰，结构密实，颗粒平均粒径在698μm，SVI在20ml/g左右，污泥浓度在8g/L左右。通过显微镜观察，好氧污泥周围附着生长着大量的原后生动物。并且运行到125d，颗粒仍然保持良好的性状。
在整个培养过程中，COD的去除率不断升高。在形成颗粒后，污泥的代谢活性很好，好氧颗粒污泥的SOUR为91.3 mg/g·h，对COD可以达到96％以上的去除率，并且成熟的好氧颗粒有着良好同步脱氮除磷效果，对氨氮和总磷的去除效果稳定在95％以上，对总氮也可以达到78％的去除效果。
SBR系统中好氧颗粒污泥的培养和生长过程中，污泥Zeta电位由接种时的-19.1mv逐渐降低至-10.1mv，呈现一个由高到低的下降。在好氧污泥的完全颗粒转化和生长过程中，污泥一直保持较低的Zeta电位状态且成熟的颗粒基本稳定在较低的电位值，约-10mv左右。说明较低的Zeta电位是形成好氧颗粒污泥的重要条件。
分析颗粒化过程中污泥Zeta电位和SVI值的关系得出，Zeta电位与SVI存在相关性，相关系数为0.687，即Zeta电位越高，SVI值越高，污泥的沉降性和聚集性越差。随着颗粒化的进行，污泥中的胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances，EPS)含量不断增加，其中多糖含量变化不大，但蛋白质含量增加明显，蛋白/多糖从0.67增加到3.31，证实污泥的Zeta电位与蛋白/多糖的比值呈正相关，相关系数为0.849。
通过三维荧光技(Three-dimensional excitation and emission matrix fluorescencespectroscopy，EEM)对污泥颗粒化过程中EPS的分析发现，污泥在整个颗粒化过程中有两个主峰，一个是类蛋白物质，一个是类腐殖酸物质。并且在形成过程中还有类富里酸物质和一些类蛋白物质的出现和消失。类蛋白类物质在好氧颗粒污泥形成过程中不仅有量的变化而且有种类的变化，因此推测某些类蛋白物质和类富里酸物质对颗粒污泥的最初结构的形成有着重要的作用。
通过对比两种调控方法形成的好氧颗粒污泥发现，采用时间调控培养出的颗粒粒径较大，在显微镜下可以观察到大量的丝状微生物，颗粒污泥结构松散，沉降性较差，SVI在70ml/g以上，并且运行负荷越高，粒径越大，结构越松散。负荷调控形成的颗粒粒径较小，形成的颗粒污泥密实，结构稳定，SVI在21ml/g，但是当颗粒的主要微生物菌群转变为霉菌后，污泥粒径变大至约2cm，并且通过显微镜可以观察到颗粒由大量丝状微生物组成，颗粒结构变得松散，SVI上升至90ml/g。
沉降时间调控形成的颗粒和负荷调控形成的颗粒EPS的蛋白含量高于多糖，但是蛋白/多糖比例不同，分别为1.21、1.24、1.93。而受到霉菌污染的颗粒EPS中多糖占主要成分，蛋白/多糖比值为0.36。这四种颗粒的Zeta电位相比絮体污泥均有所降低，但是负荷调控形成的颗粒污泥Zeta电位最低，为-9.84mv，而其他三种颗粒污泥电位较高。通过三维荧光分析EPS组分发现，当颗粒受到霉菌污染后，蛋白相对含量降低，腐殖酸类物质相对含量增加，推测某些蛋白对维持颗粒的结构稳定以及密实程度起着重要作用。
不同的培养方式颗粒污泥的形成机理也有所不同，采用沉降时间调控形成的颗粒主要依靠丝状微生物的缠绕和多糖分子等EPS的搭桥形成，微生物静电斥力大，距离较远，形成的颗粒较松散；采用负荷调控形成的颗粒主要依靠污泥表面电位的降低，减少静电斥力。使微生物距离接近可以发挥氢键和离子键等作用力使微生物细胞聚集，再依靠EPS的粘附搭桥等作用，形成密实稳定的颗粒。