혐기성 소화공정에서 발생하는 반류수는 유량은 낮지만 질소화 난분해성 유기물 농도가 높아, 처리장 전체 효율에 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있기 때문에 추가적인 처리가 필요하다. 현재 반류수를 처리하는 방법으로는 장기 폭기법, 무산소 호기 공정(Modified Ludzack-Ettinger process, MLE), A2O(Anaerobic-Anoxic-Oxic) 공정, Anammox 공법 등이 있으나 이러한 방법은 외부 탄소원의 추가가 필요하고 고농도 미생물을 유지하기 어려운 단점이 있다. 담체 없이 고농도 바이오매스 유지가 가능한 호기성 그래뉼 슬러지(aerobic granule sludge, AGS)는 높은 오염물질 처리효율과 뛰어난 고액분리로 폐수처리장의 공정 효율을 증대시킬 수 있어 생물학적 폐수 처리에 유망한 대안이 될 수 있다. 그러나 AGS를 이용한 폐수 처리는 그래뉼 형성시간이 길고 불안정한 구조이기에 산업적 적용이 제한된다. 호기성 그래뉼 형성에는 부피교환율, 유입수 내 탄소원 등 다양한 인자들이 영향을 미친다. 그 중 양이온은 세포와 세포사이 점착성을 높이고 미생물을 응집하는데 주요소로서 EPS 형성을 촉진하고 입자 크기를 증가시키는 등 기능적으로 작용하여 그래뉼 형성 기간을 단축시킨다는 장점이 있다. 또한 양이온은 음전하를 띤 미생물 세포와 정전기적 중화작용에 의해 결합하여 미생물 응집체 형성을 촉진시켜 코어 역할을 대체해 그래뉼의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 반류수를 처리하는 AGS 시스템에서 농도 100 mg/L에 해당하는 양이온(K+, Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+)을 주입하여 종류별 결과를 확인하였다. 그 결과 양이온이 첨가된 대부분의 활성 슬러지는 대조군에 비해 PN, PS 함량이 높아져 EPS 함량이 더 높게 나타났고 부착성이 향상되었다. 양이온 중 특히 Mg2+와 Al3+의 첨가가 EPS 형성 및 미생물 부착성 개선에 우세한 것을 확인하였다. 양이온 이외에 AGS 형성에 영향을 주는 인자로 알려져 있는 유기물 부하율(organic loading rate, OLR)은 AGS의 안정성에 영향을 미치는 핵심 요소 중 하나이며 유기물 부하율과 활성 슬러지 floc의 크기는 비례한다. 유기물 부하량이 높으면 AGS의 크기와 밀도가 증가하지만 미생물 종 다양성을 감소시켜 느슨해지고 덜 견고한 AGS 구조가 형성된다. OLR 조건 별 특성을 확인하기 위해 연속 회분식 반응기에서 OLR이 AGS 형성 및 처리 효율에 미치는 변화를 확인하였다. OLR이 높을수록 슬러지의 입도크기가 증가하였고 낮을수록 암모니아성 질소 제거효율이 높게 나타났다. OLR이 낮은 반응조에서 상대적 소수성이 높게 나타났으며 EPS의 PN 함량 및 슬러지 부착성은 OLR이 낮고 HRT가 높을수록 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서 관찰된 EPS 변화는 OLR의 변화와 직접적인 관련이 있는 것으로 나타났다.