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好氧颗粒污泥以其良好的沉降性能、密实的结构、较高的生物量和对有害物质的吸附能力受到了国内外研究者的广泛关注。但是,启动时间长和运行稳定性差是好氧颗粒污泥技术目前面临的主要问题。本研究通过在好氧污泥颗粒化初期(10~16天)投加硫酸铝的方式来加速好氧污泥的颗粒化进程,并进一步通过在解体的好氧颗粒污泥中短期投加硫酸铝(91~93天)来加速解体好氧颗粒污泥的再形成。采用X荧光光谱仪测定元素含量,扫描电镜和能量弥散X射线光谱仪联用的方法测定元素的空间分布,并使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对期间微生物的群落演替特征进行了分析。研究结果如下:(1)在SBR反应器运行的10~16天投加硫酸铝强化造粒可以加速好氧污泥的颗粒化进程,并且强化造粒形成的颗粒污泥机械强度高、生物量高、沉降性好、平均粒径大。同时,硫酸铝的投加并未对COD、TN和NH4+的去除率造成明显影响,但在一定程度上可以提高TP的去除率。(2)在强化造粒形成的颗粒污泥中,其Al元素含量从16天的45.69±0.55%逐渐下降至43天的1.09±0.39%,总体呈一个近似线性下降的趋势,而自然形成的颗粒中Al元素含量始终低于0.02%。与此同时,颗粒中P和S元素的含量分别由7.21±0.047%和32.11±0.23%逐渐回升至13.64±0.071%和47.82±0.21%。在成熟后的颗粒中,Al元素和P元素主要以沉淀物的形式分布在污泥颗粒的核心。这说明混凝剂投加期间微生物之间的聚集方式以物化絮凝为主,混凝剂投加停止后微生物的自絮凝逐渐替代了混凝剂的无机絮凝,成为微生物聚集的主要手段。这样的结果证明了Al3+强化造粒过程是一个物化-生化的耦合过程。(3)通过DGGE技术分析了强化造粒期间污泥内微生物的群落演替特征。对DGGE图谱和相应的测序结果分析后发现,强化造粒形成的颗粒污泥和自然形成的颗粒污泥之间微生物群落结构并无明显差异,这说明硫酸铝的投加未对颗粒污泥内微生物的种群结构造成明显影响。其中,颗粒污泥内的优势菌群主要分布于变形菌门(Proteobacteria),假单胞菌(Pseudomonas)是其中的主要菌属。(4)在成熟的好氧颗粒污泥解体后,向其中短期投加硫酸铝可以有效加速颗粒污泥的再形成,并且通过强化方式再形成的颗粒污泥比自然修复形成的颗粒污泥具有更加良好的污泥特性和更高的细菌总数。同时,硫酸铝的投加在一定程度上改变了污泥中微生物的EPS组分。对DGGE图谱和相应的测序结果分析后发现,加药结束后的第7天,通过强化方式再形成的颗粒污泥中微生物多样性更加丰富。而20天后,两个反应器中微生物的多样性已无明显差异。这说明好氧颗粒污泥的解体会导致其内部微生物的多样性出现下降,而硫酸铝的投加促进了其中微生物的相互聚集,从而有效加速了好氧颗粒污泥内微生物多样性的恢复。