活性污泥胞外聚合物概述
胞外聚合物(EPS)对膜污染的影响及应对措施
胞外聚合物（EPS）对膜污染的影响及应对措施一、什么是EPS？胞外聚合物（EPS）是一种能让细胞胞外颗粒物结合在一起并使其粘附到底物上的高分子物质。
EPS主要来自于细胞内分泌、细胞自溶或者从废水中吸附等。
EPS的主要作用有，吸附无机离子的作用去除污染物；吸附外界的有机物来聚集水环境中的营养物；消化外界大分子物质以满足营养需求；形成保护层来阻碍有害的外部环境。
在有机负荷比较低的情况下，EPS能作为碳源和能源，能聚集絮体和生物膜的细菌细胞。
EPS的提取方法一般分为物理方法（离心、超声波、热处理等）、化学方法（硫酸提取法、氢氧化钠提取法、EDTA 提取法、离子交换树脂法、戊二醛提取法等）和物理化学方法（甲醛－超声波法、甲醛离心法和超声波－阳离子树脂法等）。
EPS的含量随有机物浓度降低而逐渐下降；污泥停留时间SRT延长会引起EPS含量降低；污泥负荷F/M降低、溶解氧DO质量浓度升高和pH值偏碱时，有利于EPS的合成。
二、EPS对膜污染有啥影响？其实，早在上个世纪90年代初期，就已经有EPS对MBR过滤影响的报道，近年来更是受到广泛关注。
EPS一方面使得污染物容易在膜表面沉积并形成致密的滤饼层，另一方面会恶化污泥混合液可滤性。
EPS是膜通量下降的主要原因。
因此，对EPS的研究有利于进一步揭示膜污染的机制。
1、EPS浓度对膜污染的影响MBR中污泥沉降性能主要由反应器中累积的高浓度EPS影响，当EPS大于100mg/g时，污泥沉降性能开始恶化。
MBR中污泥浓度很高时，黏度和溶解性物质就成为膜通量下降的主要因素。
EPS浓度增高使得溶解性物质增多，混合液黏度增大，从而不利于DO的扩散，使污泥系统充氧困难，影响菌胶团的正常生理活动，并使TMP极大地提高。
EPS的质量浓度与膜污染呈线性关系，即污泥中的EPS含量越高，污染阻力越大，膜污染也越严重。
2、EPS的种类对膜污染的影响EPS可分为紧密粘附EPS（简称TB-EPS）和松散附着EPS（简称LB-EPS)，EPS的种类不同对于膜污染的贡献程度也不同。
胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的研究进展
胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的研究进展胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的研究进展摘要：污水处理是一个复杂而重要的环境问题，其中微生物聚集体在污水处理过程中起着关键作用。
胞外聚合物（EPS）是微生物聚集体中的主要组分，能够调控聚集体的结构功能及表面特性。
本文综述了胞外聚合物在污水处理聚集体中的作用机制以及其在调控微生物聚集体结构功能及表面特性方面的研究进展。
一、引言污水处理是保护环境和人类健康的重要措施之一。
微生物聚集体在污水处理过程中起到了关键的作用。
微生物聚集体的结构和功能受到多种因素的影响，其中胞外聚合物被认为是影响聚集体结构和功能的重要因素之一。
了解胞外聚合物在污水处理聚集体中的作用机制，对于提高污水处理效果具有重要意义。
二、胞外聚合物的组成和功能胞外聚合物主要由多糖、蛋白质和核酸等组成。
胞外聚合物不仅可以提供微生物聚集体的结构支持，还可以促进微生物的附着和聚集，形成稳定的聚集体。
此外，胞外聚合物还具有一定的抗腐蚀性能和抗驱除性能。
三、胞外聚合物对微生物聚集体结构功能的调控胞外聚合物能够通过调控微生物聚集体的结构和功能来改善其处理效果。
一方面，胞外聚合物可以增加聚集体的比表面积，提高气体和质量传递效率。
另一方面，胞外聚合物还可以提高微生物对废水中重金属和有机物的吸附能力，从而提高废水的净化效果。
四、胞外聚合物表面特性的调控胞外聚合物的表面特性对微生物聚集体的附着和降解有重要影响。
研究表明，胞外聚合物的电荷性质、亲水性和亲油性等物理特性可以通过调控环境条件和添加剂来进行调控。
例如，调节环境中的pH值和温度可以改变胞外聚合物表面的电荷性质；添加表面活性剂可以改变胞外聚合物表面的亲水性和亲油性。
五、胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的方法针对胞外聚合物调控污水微生物聚集体结构功能及表面特性的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法包括超声波处理和搅拌等，用于改变胞外聚合物的结构和形态。
活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究
活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究活性污泥胞外聚合物吸附重金属效能与机制研究摘要随着工农业的发展，环境中的重金属污染日益严重，对人类健康和生态环境产生了严重的影响。
活性污泥胞外聚合物是污水处理系统中重要的底泥组分，具有吸附重金属的潜力。
本研究通过实验室模拟和分析，探究了活性污泥胞外聚合物吸附重金属的效能和机制。
在实验中，通过采集污水处理厂中的活性污泥，经过离心沉淀和洗涤，获取了胞外聚合物样品。
然后，使用原子吸收光谱仪（AAS）对样品中的重金属离子（Cu2+，Zn2+，Cd2+和Pb2+）进行浓度分析。
实验结果显示，活性污泥胞外聚合物对重金属具有一定的吸附能力，不同金属离子的吸附量存在差异。
为了探究活性污泥胞外聚合物吸附重金属的机制，我们运用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对吸附前后的样品进行了表征。
SEM结果显示，吸附前的胞外聚合物表面光滑，而吸附后出现了许多凹陷和孔洞，这表明重金属被吸附在了胞外聚合物的表面。
FTIR分析结果表明，吸附前后的胞外聚合物表面官能团发生了变化，并且在吸附后的样品中出现了重金属吸附的特征峰。
这些结果表明，活性污泥胞外聚合物吸附重金属是通过化学吸附和离子交换作用来实现的。
进一步的研究显示，吸附效能在一定程度上受到溶液pH 值、温度、重金属浓度和吸附时间的影响。
当pH值较低时，重金属离子的吸附量较低，而在酸性条件下，吸附效能较好。
温度升高会促进吸附过程的进行，但当温度过高时，活性污泥胞外聚合物的结构被破坏，导致吸附效能下降。
重金属浓度的增加会提高吸附效能，但当浓度过高时，胞外聚合物饱和现象会发生。
吸附时间的延长有利于提高吸附效能，但在一定时间后，吸附过程会趋于平衡。
综上所述，活性污泥胞外聚合物对重金属具有较好的吸附效能。
吸附过程主要通过化学吸附和离子交换作用来实现。
吸附效能受到pH值、温度、重金属浓度和吸附时间的影响。
这些研究结果对于污水处理系统中重金属的去除和资源化利用具有重要意义。
活性污泥胞外聚合物的组成与结构特点及环境行为
第２ 期
环境 保 护科 学
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２ ０ １ ７ 年４ 月
活性污泥胞外聚合物的组成与结构特点及环境行为
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超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究
第27卷 第3期2008年 5月环 境 化 学ENV I RONME NT AL CHE M I ST RY Vol .27,No .3May 2008 2007年9月24日收稿. 3基金项目:国家十五科技攻关课题(2004BA604A01).33联系作者:ljy_1102@1631com 超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3龙腾锐 李金印33 龙向宇 罗太忠 唐 然(重庆大学,三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆,400045)摘 要 采用超声波提取活性污泥的胞外聚合物(EPS ),以EPS 中葡萄糖262磷酸脱氢酶(G6P D )活性衡量细胞破损程度.结果表明:超声波的最佳作用频率为21kHz,最佳作用功率范围为32W —40W ,提取时间不宜超过3m in .低泥龄污泥的EPS 易被提取,并且超声波法容易引起低泥龄污泥中细菌细胞的破损.关键词 超声波,活性污泥,胞外聚合物,葡萄糖262磷酸脱氢酶. 胞外聚合物(extracellular poly meric substances,简称EPS )普遍存在于活性污泥絮体的内部及表面,EPS 的组分与性质影响活性污泥的絮凝性、沉降性和脱水性[1—3].因此,对胞外聚合物提取方法进行研究具有重要意义. 本文将超声波作为提取EPS 的手段,在不引起细菌细胞大量破损的前提下,研究了外界因素与超声波作用参数对胞外聚合物提取效果的影响,确定了较优的作用环境与参数范围.1 实验部分111 活性污泥的培养 接种污泥取自重庆市唐家桥污水处理厂,采用15L 的S BR 反应器进行污泥培养,S BR 运行周期为12h,其中,进水20m in,曝气10h,沉淀115h,滗水10m in .人工配水由葡萄糖、淀粉、蛋白胨、氯化铵、磷酸二氢钾及其它微量元素配制,COD ∶N ∶P 为100∶5∶1.曝气过程中DO 控制在110—610mg ・l -1;废水中投加适量的NaHCO 3,控制pH 值在710—716;反应器温度在25±1℃;在曝气停止前10m in 采用混合液排泥,对1#反应器每天排泥1L 控制SRT 为15d,对2#反应器每天排泥5L 控制SRT 为3d;控制MLSS 浓度为2000—2200mg ・l -1.对反应器的MLSS,S V I 和出水COD C r 进行连续监测,当这3个参数的取值相对稳定时间达15d 后,为S BR 反应器达到稳定运行状态.取稳定运行状态下的活性污泥进行试验研究.112 胞外聚合物的提取 取一定体积的活性污泥,在3200r ・m in -1(离心力为1800g )下离心20m in,倾去上清液,补充蒸馏水至原体积的1/3(将污泥浓缩3倍),搅拌均匀.量取60m l 清洗后的污泥样品,于冰水浴中进行超声处理.然后在6000r ・m in-1(离心力为4200g )下离心30m in,上清液经0122μm 纤维素滤膜过滤,所得溶液即为EPS 样品.113 测定方法 多糖采用蒽酮法测定,用葡萄糖作为标准物质;蛋白质与腐殖酸采用修正的Folin 酚法测定,分别用牛蛋白血清与腐殖酸钠作为标准物质;DNA 采用二苯胺法测定,用22脱氧2D 核糖作为标准物质.胞外聚合物总量用多糖、蛋白质、腐殖酸与DNA 之和表示.采用葡萄糖262磷酸脱氢酶(G6P D )活性衡量提取过程导致的细胞破损.VSS 的测量方法为:将100m l 污泥于3000r ・m in -1下离心20m in 后置入坩埚中,先在105℃下烘干至恒重,然后在600℃高温灼烧后称重计算得到.均采用三次重复测量得到试验结果. 3期龙腾锐等:超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3112 结果与讨论211 超声对EPS提取液相温度的影响 分别研究了超声波(21kHz,32W)在冰水浴中与在空气中提取胞外聚合物时液相温度的变化,试验结果见图1(以SRT=15d的活性污泥为研究对象,下同).由图1可知,超声波提取污泥EPS的过程中,液相温度稳定升高,在冰水浴中提取EPS时液相温度的上升速度较在空气中提取EPS时的上升速度慢,即使超声作用时间长达15m in,液相温度也不会高于15℃. 胞外聚合物提取参数的评价与确定,需要综合考虑提取效率与提取过程产生的细胞破损两个方面.对于提取过程产生的细胞破损,以往的研究者多采用EPS中DNA占污泥中DNA的百分率来评价,然而细胞自溶释放的DNA也为EPS的重要组分之一,所以采用DNA百分率来衡量提取过程产生的细胞破损有失偏颇. 本文采用EPS中G6P D活性来评价提取过程对细胞产生的破损,G6P D为细胞中重要的胞内酶,并且细胞自溶后所释放的G6P D在细胞外存留的时间很短,因此,采用EPS中G6P D含量来衡量EPS 提取过程产生的细胞破损较DNA百分率更为妥帖.由于超声波热效应可以使细胞组织内部的温度瞬时升高,导致胞内物质溶解.随着液相温度的升高在空气中提取EPS时G6P D含量较在冰水浴中增加更快,即细胞破损量更大.因此,为减少因超声波热效应产生的细胞破损,EPS的提取过程宜在冰水浴中进行.212 超声波频率对EPS提取的影响 为考察超声波频率对EPS提取效果的影响,本文采用21kHz,28kHz和40kHz共三种频率的超声波来提取EPS(SRT=15d),试验结果见图2.由图2可知,40kHz时的EPS提取量很小.对于21kHz 与28kHz两种频率,采用低功率(32W)时,21kHz的声波对EPS的提取量高于28kHz的声波;采用高功率(48W)时,28kHz的声波对EPS的提取量高于21kHz的声波.从提取的聚合物总量来看,采用28kHz超声波并采用高功率为较优的提取方案. 从21kHz与28kHz两种频率对细胞产生的破损程度(图3)可见,28kHz的声波较21kHz的声波提取EPS,G6P D含量高,说明28kHz容易使细胞破裂,引起胞内酶释放到EPS中. 综合EPS提取效果与提取过程可能引起的细胞破损两方面因素,在21kHz,28kHz与40kHz这3个声波频率中,21kHz最适宜EPS的提取. 从图3还可以看出,当声波作用时间为10m in时,28kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为5017μmol・m in-1・m l-1,占活性污泥G6P D活性的3112%;21kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为1316μmol・m in-1・m l-1,占活性污泥G6P D活性的814%.然而,超声波作用时间为3m in时, 28kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为6190μmol・m in-1・m l-1,仅占活性污泥G6P D活性的413%;21kHz超声波提取的EPS的G6P D活性为218μmol・m in-1・m l-1,仅占活性污泥G6P D活性 环 境 化 学27卷312的117%.因此,为避免长时间超声波作用引起细胞的大量破损,超声作用时间宜控制在3m in以内.213 超声波功率对EPS提取的影响 在21kHz下超声波功率对EPS提取效果的影响(超声波作用时间为2m in)如图4所示.由图4可知,低功率下(小于16W)EPS提取量很低,当功率由16W增至32W时EPS提取量迅速上升,当功率由32W增至40W时EPS提取量缓慢增加,40W以后EPS提取量继续迅速上升.32W至40W下EPS 提取量出现相对稳定的平台,这可能是因为超声波在此功率段产生的作用力和空化作用是提取结合力较弱的EPS与结合力较强的EPS的临界段. 研究发现,相对于高污泥龄的污泥(SRT=15d),超声波法能从低污泥龄(SRT=3d)污泥中提取得到更多的EPS,并且提取过程更容易引起细胞破损.当超声波功率为40W时,从SRT=15d的污泥中提取的EPS为2714mg・g VSS-1;从SRT=3d的污泥中提取的EPS为6011mg・g VSS-1,是SRT =15d的污泥提取EPS的212倍.泥龄对EPS的组分含量有影响,SRT=3d的污泥,提取的EPS中蛋白质含量最高,多糖次之,再次是腐殖酸与DNA;对于SRT=15d的污泥,提取的EPS中蛋白质含量最高,腐殖酸次之,再次是多糖与DNA. 研究还发现,细胞破损度随着超声波功率的增大而增大;相对于高污泥龄的污泥,低污泥龄污泥细菌细胞易于被超声波破损(图5),这是由于低污泥龄污泥的絮体结构比较松散,细胞壁与细胞膜易于被超声波破坏.对于ST R=3d的污泥,超声波功率为40W时,提取EPS的G6P D活性为1410μmol・m in-1・m l-1,占污泥G6P D活性(23815±3014μmol・m in-1・m l-1)的519%;当超声波功率为48W时,提取EPS中G6P D活性为2516μmol・m in-1・m l-1,占污泥G6P D活性的1018%.细胞物质的破损会使提取得到的EPS受到胞内物质的污染,因此,从EPS的提取效果与产生的细胞破碎两方面综合考虑,超声波的功率宜为32W—40W(探头尺寸24mm). 3期龙腾锐等:超声波提取活性污泥胞外聚合物的研究3133 结论 采用超声波提取活性污泥的EPS,超声波的最佳频率为21kHz,超声波作用时间不宜大于3m in,超声功率适宜范围为32W—40W.另外,低泥龄的污泥EPS易被提取.参 考 文 献[1] B ritt2Marie W ilén,Bo J in,Paul Lant,The I nfluence of Key Che m ical Constituents in Activeated Sludge on Surface and Fl occulateingPr operties1W ater Reseach,2003,37∶2127—2139[2] Bo J in,B ritt2Marie W ilén,Paul Lant,A Comp rehensive I nsight int o Fl oc Characteristics and Their I m pact on Comp ressibility and Settle2ability of Activeated Sludge1Che m ical Engineering Journal,2003,95∶221—234[3] Bo J in,B ritt2Marie W ilén,Paul Lant,I m pacts of Mor phol ogical,Physical and Che m ical Pr operties of Sludge Fl ocs on De waterbility ofActivated Sludge1Che m ical Engineering Journal,2004,98∶115—126EXTRACT I NG EXTRACELL U LAR POLYM ER SUBSTANCES FROMTHE ACT I VATED SL UD GE US I NG UL TRASO N I CLON G Teng2ru i L I J in2yin LON G X iang2yu LUO Tai2zhong TAN G R an(Key Eco2Envir on ment of Laborat ory of Three G orges Reservoir Regi on M inistry of Educati on,Chongqing University,Chongqing,400045,China)ABSTRACT Extracting extracellular poly meric substances(EPS)fr om activated sludge by ultras onic was investigated1 I n the study,the activati on of glucose262phos phate dehydr ogenase(G6P D)in EPS esti m ated the lysis of the bacterium1The results of the study includes the best frequency f or extracting EPS was21kHz,and the best scope of the power was fr om32W t o40W,the s onic ti m e was suggested less than3m in1The EPS in l ow SRT sludge was easy t o be extacted,but the bacterium p r one t o lysis by ultras onic1 Keywords:EPS,ultras onic,activated sludge,G6P D.。
胞外聚合物及其表面性质对活性污泥絮凝沉降性能的影响研究
胞外聚合物及其表面性质对活性污泥絮凝沉降性能的影响研究胞外聚合物及其表面性质对活性污泥絮凝沉降性能的影响研究引言：随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高，污水处理成为了一个重要的环境问题。
活性污泥法是目前较常用的污水处理方法之一。
在活性污泥法中，活性污泥通过絮凝和沉降的方式去除污水中的悬浮物质和有机物，从而达到净化水质的目的。
而胞外聚合物在活性污泥中起着重要的作用，影响着絮凝沉降性能的效果。
本文旨在研究胞外聚合物及其表面性质对活性污泥絮凝沉降性能的影响。
一、胞外聚合物的分类和性质胞外聚合物是由微生物细胞释放到周围环境中的一类高分子物质，主要由蛋白质、多糖和核酸等组成。
根据其来源和性质不同，胞外聚合物可分为胞外多糖、胞外蛋白质和胞外核酸。
1. 胞外多糖：主要由多糖构成，包括葡聚糖、半乳糖、果聚糖等。
胞外多糖具有良好的水溶性和胶体特性，能够增加水体的黏度和粘度，从而影响活性污泥的絮凝沉降性能。
2. 胞外蛋白质：主要由微生物细胞释放后形成的蛋白质构成。
胞外蛋白质具有胶体保护作用，可以促进絮凝颗粒之间的相互作用，增加絮凝颗粒的稳定性，从而影响絮凝沉降性能。
3. 胞外核酸：主要由微生物细胞释放后形成的核酸构成。
胞外核酸具有很好的聚集性，可以与絮凝颗粒相互吸附和连接，从而形成更大的絮凝团聚体，增加絮凝沉降速率。
二、胞外聚合物的表面性质对絮凝沉降性能的影响胞外聚合物的表面性质是指分子表面的特征和性质，包括分子结构、电荷性质和亲水性等。
这些表面性质直接影响着胞外聚合物与絮凝颗粒之间的相互作用，进而影响着絮凝沉降性能。
1. 分子结构：胞外聚合物的分子结构会影响其分子量、极性和分子形状等，进而影响着胞外聚合物与絮凝颗粒之间的相互作用力。
例如，分子量更大的胞外聚合物具有更好的絮凝沉降性能。
2. 电荷性质：胞外聚合物分子表面带有电荷，不同电荷性质的胞外聚合物之间的相互作用力不同。
一般来说，带正电荷的胞外聚合物与带负电荷的絮凝颗粒之间的吸附作用较强，有利于絮凝沉降。
EPS(胞外聚合物)性质综合分析
EPS 性质分析报告【概述】胞外聚合物( EPS) 是指附着在细菌表面或围绕在细菌周围,用于自我保护和相互粘附,并在饥饿环境下为细菌提供碳源和能量的有机物质,主要来源于细菌的分泌、细菌表面物质的脱落、细菌溶解以及对周围环境物质的吸附。
PS（多糖）和PN （蛋白质）是EPS 的主要组成成分,两者占EPS 质量的70 %～80 %; 以多种纯净物为基质时, PS 是主要成分,而污水处理厂的活性污泥中PN 是主要组成物质,在EPS 中SEPS 和BEPS 的质量分数在0. 6 %～44. 0 %。
EPS可分为紧密粘附EPS ( Tightly bound EPS,TB)和松散附着EPS (Loosely bound EPS, LB ) 。
TB位于内层,与细胞表面结合较紧,稳定地附着于细胞壁外,具有一定外形; LB位于TB外层,具有比较松散的结构,是可向周围环境扩展、无明显边缘的粘液层。
EPS 有着独特的空间结构和复杂的组成成分,其中BEPS （固着）和SEPS（溶解性）主要起到物质和能量交换、保护和维持作用以及改变混合液粘度等功能,而各种组成成分则能改变污泥的吸附絮凝性、正负电性以及亲疏水性等理化特性。
镧固定处理黄色粘球菌后用透射电镜观察发现, EPS围绕在细菌周围并呈高电子密度的纤维网格状结构。
用电镜对非磷酸合成异养菌进行的观察证实生物膜中的EPS是各种微生物产生的空间结构多样化的基质,并且相互间有明显的分隔界限。
顾笑梅等证实En terococcus du rans产胞外多糖EPS - I具五糖重复单元结构。
【对生物膜形成的影响】生物膜是由细胞生物量和EPS 组成的一种混合微生物群体, 其中EPS 是生物膜的主要成分,又是生物膜上微生物群体产生空间结构多样化的基质, 因EPS 而相互间存在明显的分隔界限。
不同环境条件下形成的生物膜的化学组成不同,所以EPS 的化学组成也存在一些差异。
溶解态有机物生物膜EPS 中PS 的含量要高于胶体态有机物生物膜, PN含量的变化与胶体态有机物的水解过程相一致。
活性污泥和生物膜的胞外聚合物性质及其对污泥性能影响的比较研究
活性污泥和生物膜的胞外聚合物性质及其对污泥性能影响的比较研究活性污泥和生物膜是常用于废水处理中的两种生物工艺技术。
它们通过微生物的代谢作用将有机污染物转化为无机物，从而达到去除废水中有害物质的目的。
在这两种技术中，胞外聚合物是重要的组分之一，对整个污泥性能有着重要的影响。
胞外聚合物是生物体外分泌的大分子有机物，主要包括胞外聚合物蛋白质（EPS）和胞外聚合物多糖（EPS）。
EPS具有胶状的特性，它能够将微生物聚集成颗粒形式，形成活性污泥颗粒，也可以胶结微生物和废水中的颗粒物质，形成生物膜。
因此，EPS在活性污泥和生物膜中起到了黏结微生物和污染物的作用。
活性污泥和生物膜中的EPS具有不同的性质，这也导致了它们对污泥性能的影响有所不同。
首先，活性污泥中的EPS主要由多糖组成，而生物膜中的EPS则主要由蛋白质组成。
这种差异使得活性污泥和生物膜在微生物聚集、污染物吸附、消化和降解等方面表现出不同的特点。
其次，活性污泥中的EPS在废水处理中起到了“桥梁效应”，它能够将微生物和废水中的颗粒物质连接在一起，从而形成活性污泥颗粒。
而生物膜中的EPS则主要起到了保护微生物的作用，它能够形成一层保护膜，保护微生物免受外界环境的干扰。
活性污泥和生物膜中的EPS对污泥性能的影响主要体现在以下几个方面。
首先，它们能够增加污泥的可沉性。
活性污泥颗粒中的EPS能够形成胶状物质，增加污泥颗粒之间的黏度，使得颗粒更易于沉降。
而生物膜中的EPS能够保护微生物，使得微生物能够更好地附着在固体材料上，增加生物膜的附着性。
其次，EPS能够增强污泥对有机污染物的吸附能力。
活性污泥和生物膜中的EPS具有一定的亲和性，可以吸附有机污染物，从而提高污泥对有机污染物的去除效率。
此外，EPS还能够促进微生物的代谢活性，增加微生物对有机物质的消化和降解能力。
总而言之，活性污泥和生物膜中的胞外聚合物在废水处理中发挥着重要的作用。
虽然它们在性质上有所不同，但都能够增强污泥的可沉性，增强对有机污染物的吸附能力，并促进微生物的代谢活性。
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活性污泥胞外聚合物概述
刘振超李倩李宾祥
（青岛理工大学，山东青岛266033）
摘要：活性污泥是一个复杂的聚集体，由污水中吸附或者絮体本身产生的无机、有机颗粒、菌胶团、单个细胞等成分组成，这些成分镶嵌在由胞外物质（EPS）构成的三维立体结构中，微生物在特定环境下产生的一种大分子物质，即胞外聚合物。
EPS与活性污泥絮体的结构、组成、表面性质以及生态环境密切相关，是决定污泥絮体的物理化学与生物学性质的关键物质。
EPS形成的胶状三维网状结构，有利于菌胶团相互凝聚在一起，调节生物膜表面的黏附，防止环境中有害物质对细菌的破坏。
关键词：活性污泥；胞外聚合物；结构模型；功能
1．胞外聚合物的定义
Wingellder等［1］总结了前人研究成果后对胞外聚合物的定义是：所有细胞外的、未和细胞外膜及细胞胞壁质直接相连的高分子物质都被认为是胞外聚合物，它对维持细胞的主要生命活动并没有直接作用，但在一定程度上有防护作用。
2．胞外聚合物结构组成
胞外聚合物的结构组成存在很多猜测，不同学者对其结构组成的理解也各执己见。
Hsieh和Nielsen［2］提出一个被普遍认可的结构模型，首先将胞外聚合物分为结合型EPS（Bound EPS）和溶解型EPS（Soluble EPS）。
结合型EPS（Bound EPS）主要包括微生物的鞘，荚膜，松散结合的聚合物以及吸附的有机物，此外认为结合型EPS的结构为流变性的双层结构，内层与细胞表面结合紧密，外层为比内层松散，无明显边缘的粘液层；溶解型EPS（Soluble EPS）含有溶解性的大分子、胶体、粘性物质。
提取时经低速离心后，处于上清液中的聚合物即为溶解型EPS（Soluble EPS）；结合型EPS（Bound EPS）则还粘附在细胞上，需要经过相应的处理才可以完成分离［2］。
另外，Nicklin 等［3］指出，微生物表面有完好组织结构的称为荚膜，也称为Tightly bound EPS（TB－EPS），假如它扩散、且容易分离，称为粘液层，也称loosely bound EPS（LB－EPS）。
3．胞外聚合物的来源
EPS的成分来源于不同的途径，如细胞的分泌、细胞脱落的表面物质、细胞溶解以及从周围环境吸收等［4］。
4．胞外聚合物的成分及其含量
分析清楚EPS的组成是研究EPS对活性污泥絮体影响的前提。
活性污泥系统中，EPS的含量可占污泥干重的15% 20%［5］。
EPS的主要组分为多糖和蛋白质，二者占EPS总量的70 80%，二者的含量比约在0．2 5之间［1］，还包括适量的磷脂［1］、核酸、腐殖质、糖醛酸［5］以及无机成分［6］。
对活性污泥絮体来说，腐殖质也是其中主要的成分，含量大约为20%［5］。
此外研究发现，不同的活性污泥、活性污泥系统运行的不同阶段、不同的提取步骤、不同的分析手段得到的分析结果都可能产生很大的区别。
5．胞外聚合物的功能及意义
关于EPS的功能详见表1［6］。
表
1EPS的功能介绍
功能详细介绍
1．表面黏附在相对营养丰富的表面积聚细菌
2．促进细菌胞体的
聚集，形成絮状物
EPS和细胞之间存在范德华力、静电引力、
氢键、相对疏水性等，EPS在微生物聚集、
絮凝、自固定形成污泥絮体起着很大的作用
3．生物膜的结构
成分
生物膜稳定机制的介质（常常与多价阳离子
螯合），决定生物膜形态结构（帽状、粘性、
外壳）；用于代谢产物排除的媒介
4．保护屏障
抵抗特殊或非特殊宿主免疫（补体介导的灭
菌、噬菌作用、抗体反应、自由基的产生）；
抵抗某些抗菌物质包括消毒剂、抗生素；保
护固氮蓝藻免受氧化
5．保持水分在缺水环境中防止干燥
6．吸附外界有机混
合物
协助细胞从外界环境中摄入营养物
7．吸附无机离子
EPS表面含有大量的官能团（如羧基、羟基
等），可与金属离子发生吸附或鳌合作用，
对重金属的去除有一定的作用
8．酶活性
消化外界高分子物质以获取营养；使结构衰
老的EPS释放生物膜中的细胞
9．能源物质
在环境营养不足的情况下可用作碳源或能源
供微生物利用
参考文献：
［1］Goodwin JAS，Forster CF．A further examination into the composition of activated sludge surfaces in relation to their settlement characteristics［J］．WaterＲes1985．19：527－533．
［2］Hsieh K．M．，Murgel G A．，Lion L．W．，Shuler M．L．Interactions of microbial bioflims with toxic trace metals：Observa-
tion and modeling of cell growth，attachment，and production of ex-tracellular polymer［J］．Biotechnol．Bioeng．，1994，44（2）：
219－231．
［3］Nicklin J．，Graeme－Cook K．，KillingtonＲ．著；林稚兰译．
微生物学（第2版）［M］．北京：科学出版社，2004：94．
［4］黄敏婷，陆春．（荧光染色）生物膜胞外聚合物的检测技术
与功能的研究进展［J］．微生物学杂志2010，30（6）：82－85．
［5］Urbain V，Block JC．Manem J．Bioflocculation in activated sludge：analytical approach［J］．WaterＲes1993，27：829－838．
［6］Wingender J．Neu TＲ．Flemming HC（1999）．Microbial extracellular polymericsubstances：characterization，structures and function［M］．Springer－Verlag．Berlin Heidelberg．
作者简介：刘振超（1989－），男，汉族，山东聊城市人，工
学硕士，单位：青岛理工大学环境与市政工程学院
市政工程专业，研究方向：污水处理理论与技术。
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