可持续发展理念要求城市污水处理厂由单纯污染物削减，转变为资源、能源工厂。传统污水处理技术已无法满足强化污染物削减、低碳处理、能源开发和资源回收等污水处理厂新功能的要求，传统污水处理技术面临新变革。好氧颗粒污泥被认为是具有广阔应用前景的污水处理新技术之一，开展对这一新技术的研究具有重要的理论意义及应用价值。基于此，本课题对活性污泥好氧颗粒化过程、颗粒结构在水处理中的优势、污水处理性能及微生物种群结构特点进行了系统研究，主要研究内容及成果如下:　　根据污泥沉降性指标，通过逐步缩短沉淀时间的方式在SBR中形成环境选择压力可以实现活性污泥快速好氧颗粒化。底物COD/N显著影响好氧颗粒化及颗粒污泥稳定性，COD/N过低较难形成好氧颗粒污泥，COD/N过高则会引起颗粒污泥解体。好氧颗粒化过程中，活性污泥富集无机质改善沉降性能、增加胞外聚合物分泌促进相互凝聚以应对环境选择压力。基于Logistic函数，提出了颗粒化过程污泥平均粒径(D(t))随颗粒化时间(t）的D(t)—t模型，模型拟合值与实测值相关性较好，可用于预测和分析特定条件下污泥好氧颗粒化过程，并可作为颗粒化评价指标判断颗粒化所处阶段。　　通过与絮体活性污泥的对比，研究了短程硝化颗粒污泥对氨氮的吸附特性。好氧颗粒污泥表现出对氨氮的快速吸附能力，比絮体活性污泥具有较高的吸附容量。解析了短程硝化颗粒污泥和絮体活性污泥硝化过程氮素变化规律，发现了短程硝化颗粒污泥硝化过程DO曲线的“U”变化规律。设置较短沉淀时间，以固定曝气时间方式运行，在SBR中进行污泥好氧颗粒化的同时实现稳定短程硝化，亚硝酸盐积累率达80％以上。活性污泥好氧颗粒化过程实现了对AOB的高效富集，稳定短程硝化的效果具有微生物基础。　　短程硝化颗粒污泥具有比絮体活性污泥更高的对苯酚的耐受能力。苯酚对短程硝化颗粒污泥硝化活性有明显抑制作用，并且抑制作用随着苯酚浓度的增加而增加，与接触时间没有关系。苯酚抑制颗粒污泥硝化动力学符合Monod单分子多级动力学方程，50％抑制浓度为335.64 mg/L。短程硝化颗粒污泥表现出较强的苯酚降解能力:进水苯酚浓度在3000mg/L以上时，苯酚的去除率保持在90％以上，其容积负荷可高达8.1 g/L·d左右，远高于活性污泥系统。高浓度苯酚冲击负荷对短程硝化颗粒污泥苯酚降解能力有严重影响，而从低浓度逐步增加苯酚浓度则不会影响降解能力。苯酚毒性严重影响短程硝化颗粒污泥氨氧化能力。面对苯酚毒性的影响，短程硝化颗粒污泥会调节自身生理生化过程以适应毒性环境，包括增加胞外聚合物分泌在颗粒表面形成致密保护层、细小颗粒相互聚集成大颗粒。这些都增加了苯酚传质阻力，因而有利于缓冲和减弱颗粒污泥内部微生物面对的毒性影响。　　低有机物浓度实际污水较难实现活性污泥好氧颗粒化是制约好氧颗粒污泥广泛应用的技术瓶颈。本文研究了实际生活污水活性污泥好氧颗粒化特点，探索了分别投加硅藻土和粉末活性炭对好氧颗粒化的强化作用。与投加硅藻土的强化效果相比，投加粉末活性炭的好氧颗粒化强化作用更明显:颗粒化时间更短，对COD、NH4+-N的去除率效果更好，是切实可行的实际生活污水好氧颗粒化强化策略。　　活性污泥好氧颗粒化过程改变微生物群落结构:淘汰部分微生物（比如影响颗粒污泥稳定性的厌氧菌）从而降低颗粒污泥中微生物种群多样性，但是具有聚磷、反硝化及难降解有机物生物降解功能的污水处理功能菌得到了保留。颗粒化过程优势菌群向β-Proteobacteria迁移。底物类型影响好氧颗粒污泥种群结构。污泥好氧颗粒化过程实现了对氨氧化菌一定程度的富集。