质子translocation-dehydration理论(2000):

Tayet al.基于细菌膜表面的质子转运活性，提出了污泥造粒的(分子)机制理论。在这一理论中，污泥颗粒化过程被认为是以下四个步骤进行的:

(a)细菌表面脱水

(b)胚胎颗粒形成

(c)粒成熟

(d) Post-maturation。

(a)细菌表面脱水:细菌表面之间的疏水相互作用被认为有利于细菌粘附的起始。然而，随着两个细菌细胞之间的表面分离距离的减少，两个接近的细菌之间存在强烈的排斥水合作用，这是由于从细菌表面去除紧密结合的水所需的能量。事实上，在正常的生理条件下，细菌表面具有较高的负电荷，有助于与水分子氢键，从而形成包围细菌表面的水网络，即水合层。然而，水合排斥通常不会在很大程度上影响细菌可逆粘附阶段的初始步骤。作者认为，在基质酸化过程中，产酸细菌会将质子从膜的细胞质侧泵到膜的外表面。这种质子易位活动使表面充满能量，并可能导致带负电荷的基团和水分子之间的氢键断裂。因此，它们表面的负电荷部分中和发生，导致细胞表面脱水。

(b)胚胎颗粒形成:由于向上流动，酸生菌、丙酮生菌和产甲烷菌可以相互粘附形成胚胎颗粒

水的压力，这种削弱水合排斥和细胞的疏水性质。此外，由于细胞间代谢物的转移，细菌表面进一步脱水，导致这些初始颗粒的强化。在这一发育阶段，新的生理环境开始诱导ECP排泄到胚胎颗粒表面。

(c)颗粒成熟:在这个阶段，原菌落继续生长，而其他分散的细菌也可以粘附在胚胎颗粒上。中间体的转移决定了微菌落在颗粒内的分布，最终形成结构良好的细菌团聚体，成为成熟的颗粒。另一方面，细菌细胞的增殖也受到控制

空间限制。此外，ECP大量产生，导致颗粒表面水化，保护颗粒免受剪切应力和附着在气泡上，随后由于ECP的高度亲水性和沼气气泡的高度疏水性，浮选导致生物质损失。

(d)成熟后:在成熟后阶段，质子迁移活动使细菌表面保持相对疏水状态，是保持成熟颗粒结构的主要责任。另一方面，颗粒外的ECP层导致颗粒表面水化，保护颗粒不附着在气泡和UASB反应器中的剪切应力。作者认为，UASB启动过程中适宜的高能量碳水化合物投喂、改变碳源时的颗粒污泥冲刷、颗粒均匀和层状颗粒的存在以及ECP在颗粒化过程中的影响等现象可以用质子转位-脱水理论进行充分解释。