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好氧颗粒污泥在污水处理过程中明显的技术优势使其发展成为环境领域的研究热点之一。与传统的活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有规则致密的生物结构、比重大、沉降速率优异等诸多优点，而且可以在反应器内保持较高的污泥浓度和容积负荷，很大程度地缩小或者省去二沉池。另外，好氧颗粒污泥内部较高的微生物多样性使之具有同时去除有机碳和脱氮除磷的潜能。与利用活性污泥法处理污水的传统工艺相比，好氧颗粒污泥可以简化工艺流程，减小污水处理系统的占地面积和运行投资成本。因此，好氧颗粒污泥被誉为具有发展前景的污水处理工艺之一。自从第一篇关于利用SBR反应器培养好氧颗粒污泥的文章报道以来，各国研究者利用不同方式培养出具有不同性能的好氧颗粒污泥，并且对影响其形成过程和稳定性的因素进行深入的探讨。
但是，经过上述对好氧颗粒污泥研究进展分析发现，目前的研究主要注重于考察好氧颗粒污泥的形成条件和特性方面，为了实现好氧颗粒污泥的实际应用，还需突破一些关键性问题。比如辨识好氧颗粒污泥形成的关键影响因子、优化运行操作参数，提高其长期运行过程的稳定性。
本书主要内容在于探索和进一步完善好氧颗粒污泥的优化培养策略，确定控制成熟好氧颗粒污泥形成过程及稳定性的方法，为实现好氧颗粒物污泥的长期稳定运行提供实验数据参考，并将好氧颗粒污泥技术用于模拟生活污水和海水养殖尾水的处理中，为其工程设计提供有效依据。
具体的研究内容如下：
（1）判定好氧颗粒污泥形成过程中关键影响因子。引入灰关联分析（grey relational analysis，GRS）确定影响因子对污泥体积指数（sludge volume index，SVI）和颗粒化时长的影响，通过比较影响因子的灰关联系数（grey relational coefficient，GRC）和灰熵关联度（grey entropy relational grade，GERG），确定各影响因子对好氧颗粒污泥SVI和颗粒化时长的最佳调控范围和影响顺序。
（2）优化好氧颗粒污泥形成过程中的周期时长设置。在S/O/S SBR中，关联环境参数pH值、ORP和DO与COD消耗、释磷、吸磷、硝化和反硝化等生化反应，合理调整厌氧、好氧和缺氧时长，并将pH值、ORP和DO应用于调控污泥的非丝状菌膨胀问题，实现非丝状菌膨胀污泥向好氧颗粒污泥的转化。
（3）提高好氧颗粒污泥的稳定性。与小粒径好氧颗粒污泥相比，粒径大的好氧颗粒污泥中传质和渗透阻力较大，更易激发内部厌氧微生物活性。长期处于饥饿环境下，颗粒内部微生物会消耗好氧颗粒污泥的骨架物质EPS，继而削弱好氧颗粒污泥整体结构的强度。当可利用物质耗尽，微生物会发生胞溶、死亡和产气现象，最终导致好氧颗粒污泥的破碎。针对控制成熟粒径不断增长的趋势，依据GRS和环境参数获得的优化条件，研究控制反硝化除磷好氧颗粒污泥长期运行过程稳定性的方法。
（4）改进测定好氧颗粒污泥中反硝化除磷微生物活性的实验方法。分别考察好氧和缺氧环境中，PSOs和DNPSOs在不同电子受体（O
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、
和
）单独或共存条件下的除磷和反硝化性能。在不破坏好氧颗粒污泥整体完整性的前提下，确定准确评估整体PSOs活性的实验方法。同时设置不投加
的实验对照组，考察了除DNPSOs之外的其他反硝化微生物的活性，从而准确评估DNPSOs的反硝化能力。
（5）考察电气石对好氧颗粒污泥的驯化和反硝化除磷效能的影响。电气石是一种结构和化学成分复杂的环状硅酸盐矿物，存在永久自发电极。它的物理化学稳定性较高，可重复利用，无二次污染。电气石能够促进微生物新陈代谢和繁殖能力。此外，电气石可以通过表面负极和络合作用吸附重金属离子，减小工业废水对生态环境、公共健康和经济发展带来的影响。可见，电气石是生态友好且优良的绿色环保材料。因此，电气石在众多领域中都展现了较好的应用前景。然而，关于电气石对颗粒污泥培养影响的研究亦鲜有报道。拟利用SBR反应器，以厌氧/好氧/缺氧（S/O/S）交替运行的模式培养具有反硝化除磷功能的颗粒污泥，考察电气石对颗粒化过程以及功能菌体的影响。
（6）采用海水养殖底泥为接种污泥，富集强化耐盐性慢速生长的反硝化除磷菌群。通过调节HRT、SRT、C/N等参数优化运行条件，在SBR中定向培养出稳定的耐盐性好氧颗粒污泥，并以之处理海水养殖尾水中的有机物、氮和磷等污染物，实现以废治废的目标。且在实验期间，考察系统内耐盐脱氮除磷菌的微生物结构、功能和组成，通过典型周期实验分析反硝化除磷过程，明确高盐度环境下的反硝化除磷作用机理。