活性污泥法是我們熟悉的工藝路線，絕大部分的污水處理都包含這種工藝。另外一種叫生物膜法，例如：生物轉盤、濾池等，一般用于低濃度污水處理，因為低濃度污水難以培養活性污泥。

活性污泥法與生物膜法均有優點也有缺點。然而，各路教授、學者、專家們想方設法把活性污泥法與生物膜法揉合在一起，達到揚長避短的目的。廣泛應用的成功案例就是MBBR工藝，典型的泥膜混合；掛膜的材料已衍生繁多。近年來推廣的HPB工藝，采用硅膠土作為載體的泥膜法。

泥膜法都需要載體，有沒有不需要額外增加載體的工藝呢？有，現在就介紹一種新工藝：

好氧顆粒污泥法（AGS）

其實，顆粒污泥在厭氧處理高濃度廢水非常常見，比如：UASB反應器、IC反應器等。但是，顆粒污泥在好氧環境中處理污染物濃度相對較低的生活污水，還是很少見。

存在的形態有以下幾種：

<0.2mm絮狀污泥

0.2-1mm顆粒污泥

>1mm顆粒污泥

混合態

好氧顆粒污泥（AGS）技術作為近年來興起的高效廢水處理工藝，已在全球多地小型污水處理站成功應用；其實，它并不是獨自完成污水處理，而是顆粒污泥與絮狀污泥之間的巧妙共存與協同分工。如果成功應用，該技術不僅能節省75%的占地，還可降低40%的能耗，為環保領域帶來了突破性進展。這就是專家們日思夜想的目標。

好氧顆粒污泥工藝并非依賴單一污泥形態，而是由顆粒污泥與絮狀污泥組成的“黃金組合”。顆粒污泥呈結構緊密的球狀團聚體，粒徑介于0.2毫米至數毫米之間，表面光滑、沉降迅速；絮狀污泥則為松散微絮體，粒徑通常小于0.2毫米，沉降性能較弱，卻擁有極大的比表面積。

在模擬實際運行條件的實驗室環境中，二者能夠穩定共存，其中絮狀污泥約占生物總量的17%，與真實污水處理廠中的數據高度吻合。

這對“搭檔”在凈化污水時分工明確。

絮狀污泥堪稱“硝化專家”，憑借其高比表面積和較低的傳質阻力，承擔了約60%的硝化功能，可高效將氨氮轉化為硝酸鹽。其微生物群落富含氨氧化細菌（如亞硝化單胞菌）和發酵型聚磷菌（如四球菌），擅長降解含氮污染物。

而顆粒污泥則是“除磷主力”，其中大顆粒部分可完成約60%的磷吸收任務：在厭氧段釋磷，在好氧段過量吸磷并儲存于體內，從而實現高效脫磷。這一過程主要依靠聚磷菌（如聚磷菌屬）和糖原積累菌（如競爭菌屬）等關鍵微生物。

二者之間的協同機制是什么？

有一項研究：當系統采用底部進水方式時，沉降較快的顆粒污泥率先接觸污水中的有機底物并大量儲存；絮狀污泥則專注于分解剩余復雜底物，通過水解發酵產生揮發性脂肪酸，支撐系統物質循環。

在供氧方面，顆粒污泥內部形成缺氧區，可進行反硝化作用，將硝酸鹽轉化為氮氣釋放，同步硝化反硝化效率可達到35%；絮狀污泥則在好氧環境下持續高效硝化，但是同步硝化反硝化效率為0。

微生物群落差異是二者分工的基礎。宏基因組與宏蛋白質組分析表明，顆粒污泥中聚磷菌和糖原積累菌豐度較高，而絮狀污泥則以氨氧化細菌和發酵菌為主。

這種分化源于長期環境選擇：顆粒污泥停留時間更長、優先獲取底物；絮狀污泥則依靠高比表面積在傳質競爭中占據優勢，從而形成互補的生態位。

專家們為了獲得顆粒污泥，利用離心機分離的技術，將絮狀污泥分離出去，通過剩余污泥的方式排出系統；通過長期的環境選擇，獲得顆粒污泥為主的工藝。

好氧顆粒污泥技術的成功，打破了傳統污水處理中“追求單一污泥形態”的誤區。但是只保留顆粒污泥而通過分離系統去除絮狀污泥，是否可行？

研究顯示，過大的顆粒污泥會因傳質限制而降低處理效率。絮狀污泥在飽和及2mg/L溶解氧的狀態下，硝化速率保持不變；顆粒污泥在飽和溶解氧狀態下的硝化速率是2mg/L溶解氧狀態下的2倍。反向說明了傳質限制的影響。

維持顆粒污泥與絮狀污泥的平衡共存，才是優化營養物去除的關鍵。猶如建立了一個小型生態系統，充分發揮每一種生物的功能，至關重要。

這一認識為實際污水廠運行提供了重要指導：通過調控進水方式與沉降時間，維持不同粒徑污泥的適宜比例，即可實現碳、氮、磷的高效同步去除。