摘 要

EPS（胞外聚合物）主要由蛋白质、多糖、腐殖酸、核酸等构成，通过改变污泥表面理化性质对污泥的絮凝性、沉降性、脱水性以及对重金属离子的吸附性有重要影响，同时对保持污泥颗粒外部结构和微生物细胞的繁殖也有影响。

试验期间，对不同污泥采用加热法提取其EPS进行了成分含量、并对其FTIR、Zeta电位以及TEM进行了监测，得到如下结论：

（1）不同污泥的EPS的组成等不同，城市污水处理厂絮状污泥EPS的总量比实验室SBR反应器所培养污泥EPS的总量少，而在实验室培养的污泥，其含量与其碳源有关，碳源不同，污泥EPS的含量也不同。

（2）不同污泥的EPS中各组分（包括蛋白质、多糖、腐殖酸以及核酸）所占比例不同，但是蛋白质在四种污泥中所占比例都为最大。

（3）EPS的FTIR分析得出，四种污泥EPS的傅里叶转换红外光谱图基本一致，推断出其所含物质以及化学键基本一致，但也略有差异，当以黄水和葡萄糖为碳源时的SBR反应器培养的成熟颗粒污泥在1262cm^-1、1271cm^-1处有峰，而以乙酸钠为碳源的SBR反应器未成熟的颗粒污泥与污水处理厂的污泥在此处则没有峰。

（4）对EPS进行Zeta电位分析得出，四种污泥的聚集性能和Zeta电位值相对应一致，Zeta电位值越小，污泥聚集性越好。

（5）对EPS进行TEM拍照观测到其大分子物质（蛋白质和多糖）等的结构。

关键词：碳源 EPS FTIR TEM Zeta电位

Abstract

EPS (extracellular polymeric substances) are mainly composed of proteins, polysaccharides, humic acids, nucleic acids and etc. EPS has a great influence on the flocculation performance, settling properties, dewatering performance and adsorption properties for heavy metal ions of sludge. EPS also play an important role on changing the physicochemical properties of sludge surface, promote cell growth, and maintaining the external structure of the particles.

During the study period，There are some analysis of EPS: ingredients, FTIR, Zeta potential and TEM. The following is the conclusion:

（1）The total amount of sludge EPS of aerobic end of wastewater treatment plant is less than laboratory SBR reactor, but in laboratory, the total amount of sludge EPS of different carbon source material of SBR reactors are different.

（2）Different sludge EPS of each component (including proteins, polysaccharides, nucleic acid and humic acid) occupies different proportions, but protein is always the main component.

（3）After the EPS by FTIR analyze, EPS of four different sludge of Fourier transform infrared spectroscopy basically is same, so it contains basically same substances and chemically consistent. But the mature granular sludge that is yellow water and glucose as carbon source SBR reactor in 1262cm-1,1271cm-1 department has a peak, but in the early granulated sodium acetate as a carbon source in SBR reactorand sewage in treatment plant sludge in here no peak.

（4）Zeta potential analysis of EPS can obtain that four kinds of aggregate performance of sludge and Zeta potential values are correspond, the greater the Zeta potential value, the better the sludge aggregates. The aggregation performance of four kinds of sludge : glucosegt; yellow watergt; wastewater treatment plantgt; sodium acetate.

（5）TEM analysis of EPS observe the structure of proteins and so on.

Keywords: carbon source; EPS; FTIR; TEM; Zeta potential

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 EPS研究背景 1

1.2 EPS的特性研究 1

1.2.1 EPS成分分析 1

1.2.2 EPS性能分析 2

1.3 提取EPS方法 5

1.3.1 EPS提取方法的种类 5

1.3.2 EPS提取方法的比较 6

1.4实验目的及内容 7

1.4.1实验研究的目的 7

1.4.1实验研究的内容 8

1.4.3实验研究的技术方案 8

第二章 材料与方法 10

2.1实验材料 10

2.1.1 实验用污泥 10

2.1.2 实验仪器 16

2.2 实验方法 16

2.2.1 EPS的提取及测定 16

2.2.2 FTIR分析EPS成分及形态 18

2.2.3 Zeta电位的测定 18

2.2.4 TEM分析EPS形态 18

第3章 实验内容与分析 19

3.1 EPS组成成分及其含量分析 19

3.1.1 四种污泥EPS总量对比分析 19

3.1.2 四种污泥EPS各组分比例对比分析 22

3.2 EPS的FTIR分析 25

3.3 EPS的Zeta电位分析 28

3.4 EPS的宏观形态 29

3.5 EPS的微观TEM分析 30

第四章 结论与建议 34

4.1 结论 34

4.2 建议 35

参考文献……………………………………………………………………………..37

致谢………………………………………………………………………………………………40

第1章 绪论

1.1 EPS研究背景

EPS（Extracellular Polymeric Substance）也即胞外聚合物，位于微生物体外的一种复杂的高分子不溶性有机物。污泥EPS可能由污泥颗粒中的各类不同功能的菌种日常活动形成，可能为细菌等对污水中的有机物质进行分解产生或者是污泥颗粒从污废水中吸附的各种离子。

EPS广泛存在于微生物中，是微生物细胞最直接接触的微环境，细胞包裹在EPS之内，EPS被形象地称之为“细胞的小房子”[^[1]]。研究表明，EPS能改变污泥的性能，如絮凝性、沉降性、脱水性及对物质的吸附性等，最终决定生物处理系统的效果。同时，污泥颗粒表面的物理化学性质的变化、污泥颗粒的整体结构的稳固、微生物细胞的生长繁殖等都会受到EPS的影响。EPS这些特质，引起了研究者广泛关注，并广泛将其应用于工业中的各个行业。