中文摘要：

胞外表面活性物质是由微生物在代谢过程中生成的自我调节微环境的活性物质，直接改变细胞表面的亲疏水性，对水处理过程中气、液、固三相界面之间的接触、传质、分离等均有重要作用，影响水处理设施的正常运行和处理效果。本课题拟研究胞外表面活性物质在水处理过程中的产生条件、影响因素及其对污泥表面特性的影响。研究不同底物（如葡萄糖、烷烃或油脂、两者混合物）、环境因素（如pH、溶解氧、温度）、运行参数（如水力停留时间、有机负荷、泥龄）等对胞外表面活性物质的产生、组成的影响，弄清各种条件下胞外表面活性物质的表面和界面性能及其与相应污泥表面特性的关系，考察胞外表面活性物质组成与总量变化对微生物与微生物、微生物与气泡表面粘附过程的影响，探明胞外表面活性物质对疏水有机物的乳化或增溶效果，由此探讨其与生物泡沫产生、疏水性有机基质的摄取之间的关系，为深入理解废水生物处理过程，优化运行，提高效率，开发新工艺奠定基础。

结论摘要：

污泥胞外聚合物（EPS）的重要作用已成为当今国际上水污染控制界的研究热点之一。课题考察了污泥胞外表面活性物质的产生及其界面效应，可为提高废水生物处理效率提供参考。考察了代谢产物积累多的B运行方式和代谢产物积累少的S运行方式以及5d、10d、20d三种泥龄、淀粉和葡萄糖两种基质培养下的污泥胞外聚合物产生情况，发现结构松散、密度小、具流变特性的外层EPS（LB-EPS）的量及其组成皆与运行方式、泥龄和基质有关。B运行方式比S运行方式的LB-EPS含量高，其多糖和蛋白质含量也高，但都随着泥龄延长而减少。而运行方式和泥龄对位于细胞体表面、结构比较致密、与细胞壁结合牢固的附着性EPS（TB-EPS）含量的影响很小，但对其中多糖和蛋白质组分含量有影响。胞外表面活性物质的提取没有统一的方法。研究比较了氯仿/甲醇萃取法、甲基叔丁基醚萃取法、酸沉淀法和泡沫分离法这四种提取方法。实验发现泡沫分离法不适于进行产量较低的活性污泥胞外表面活性物质的提取，而氯仿/甲醇萃取法提取的表面活性物质纯度较高，酸沉淀法次之，甲基叔丁基醚萃取法纯度欠佳。同时薄层色谱分析显示，三种提取方法得到的表面活性物质均为单一糖脂类生物表面活性剂。使用以原油为唯一碳源液态培养基从活性污泥中筛选出产胞外表面活性物质的三株菌株（S1，S2，S3）, 测定其发酵液的菌体密度、pH 、表面张力及细胞疏水性，对各菌株产生的胞外表面活性物质组成进行分析。结果表明, 菌株S1 、S2及S3 在发酵过程中的发酵液表面张力最低值分别为24.8、27.7 和26.5 mN/m；pH 均在5.0～7.0；菌株均出现二次生长；细胞疏水性最大值分别为1.658、3.677和3.842。菌株S1 、S2及S3所产的生物表面活性剂经硅胶薄层层析方法鉴定为糖脂。分别以葡萄糖、葡萄糖和柴油混合物以及柴油为碳源配制人工废水进行污泥培养。以葡萄糖为唯一碳源的活性污泥呈黄色，沉降性能较好，污泥絮体粒径较小，其微生物以球状菌为主；以葡萄糖和柴油为碳源的活性污泥呈褐色，沉降性能较好，污泥絮体粒径较大，其微生物以球状菌和杆状菌为主；以柴油为唯一碳源的反应器存在稳定的褐色泡沫，活性污泥呈黑色，沉降性能较差，污泥絮体粒径最大，其微生物以杆状菌为主。三种基质培养的污泥产生的EPS中蛋白质和多糖总量分别占EPS总量的96%、91%、80%，蛋白质与多糖的比分别为