综述：好氧颗粒污泥生物膜技术中的微生物生态学及其对处理效率的影响——批判性综述

这篇综述系统阐述了好氧颗粒污泥（Aerobic Granular Sludge, AGS）生物膜技术的微生物生态学机制及其在污水处理中的应用。文章重点解析了AGS的多层结构（如OHOs、AOB、PAOs、GAOs等微生物群落的分层分布）、胞外聚合物（EPS）的成粒作用，以及自然/人工颗粒化方法对污染物（COD、NH4 + -N、TP等）去除效率的影响，为废水处理技术优化提供了理论依据。

　　

好氧颗粒污泥的形态与结构

好氧颗粒污泥（AGS）展现出三种典型形态：菌胶团型、丝状型和复合型。这些直径0.5-5毫米的致密颗粒由微生物自聚集形成，其核心-边缘分层结构极具特色——外层以硝化细菌（如Nitrosomonas）为主，负责氨氮氧化；中间层由反硝化菌（如Denitrificans spp.）主导；而厌氧核心则聚集着聚磷菌（如Candidatus Accumulibacter）。这种"同心圆"式布局使得AGS能同步实现碳、氮、磷的去除，沉降速度较传统活性污泥提高3倍以上。

微生物群落的精妙协作

AGS中微生物占比呈现规律性分布：普通异养菌（OHOs，35-55%）分解有机物，氨氧化菌（AOB，5-15%）和聚磷菌（PAOs，10-20%）各司其职。有趣的是，特定金属离子（如Fe²⁺
、Al³⁺
）能促进Zoogloea等菌分泌的EPS形成网格结构，使颗粒更稳定。当添加纳米零价铁或CaCl₂
时，颗粒化速率可提升40%，这归功于c-di-GMP信号分子调控的细菌表面疏水性改变。

反应器设计的智慧

序批式反应器（SBR）通过"进水-曝气-沉淀-排水"的循环操作，创造选择性压力：短时厌氧/好氧交替促使微生物分泌更多多糖类EPS。研究发现，Xanthomonadaceae菌科的丰度与颗粒强度呈正相关，而丝状菌（如Saccharimonadales）过量则导致污泥膨胀。优化后的SBR对COD去除率达85%，总氮（TN）去除效率达75.18%，印证了"微生物生态决定处理效能"的核心理念。

未来挑战与突破方向

尽管AGS技术优势显著，但微生物群落动态监测仍是难点。新一代测序技术揭示，Methanomassiliicoccales等古菌可能参与颗粒稳定性的调控。未来研究需聚焦：1）抗冲击负荷菌株选育；2）EPS组分精准调控；3）针对新兴污染物（如药物残留）的菌群改造。正如研究者所言："AGS系统犹如微观版的生态系统，其奥秘远未被完全揭示。"