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一个有效解决剩余污泥问题的途径是污泥减量化。基于“溶胞-隐性生长”技术实现在线污泥减量是近年来为减少生活污水生物处理过程中剩余污泥量而出现的一项新技术。但现有的中参与溶胞回流的污泥比例有限，因为回流污泥中氮、磷、COD等含量对该技术的在线减量化效果有着密切关系。回流比若超过某一限值，会对生化段增加负担，从而影响出水水质。若在“溶胞-隐性生长”技术中添加一个“提取”步骤，即将剩余污泥在溶胞后，提取出有用的有机生物组分，这将大大提高该技术的回流比，从而提升在线污泥减量化效果。这里提取的有机生物组分主要是胞外聚合物EPS（Extracellular polymeric substances）。
1.1 EPS的概述
活性污泥胞外聚合物EPS，是活性污泥中微生物在一定条件下分泌在细胞胞体外的有机高分子物质总称[4]。EPS是污泥絮体中的第三大成分，仅次于微生物细胞和水分，与微生物细胞共存于活性污泥絮体中，通过复杂的相互作用与细胞相结合形成一个网状结构[5]，保护微生物细胞，使细胞免受外界恶劣环境的影响，并且能够为微生物在饥饿时提供碳源和能源物质 [6]。微生物细胞代谢物、分泌物等都是EPS的来源部分，除此，还包括从环境中吸附的有机物和无机物。
EPS的成分及结构对污泥絮体的分离破碎，微生物细胞溶解，以及对隐性生长技术回流运行的稳定性都有着重要影响；此外，EPS还对活性污泥结构、表面荷电性、絮凝性、沉降特性、脱水性能以及吸附性能有着很大的作用[7]。EPS的这些特殊性质，引起了研究者们的关注。
1.1.1 EPS的组成
据研究分析，EPS主要由多种有机物构成，包括含量较高的蛋白质、多糖，以及含量较低的腐殖质、核酸、糖醛酸和脂质等[4;5;8]。现在人们侧重研究EPS中蛋白质和多糖，而对EPS中其他含量较低的组分的研究较少。
1.1.2 EPS的结构
EPS表面携带多种特殊官能团，如羟基、羧基、胺基、巯基、含磷键等，这使得EPS具有较好的性能。因此，EPS能够与废水中的重金属离子和有毒有害有机物，如Cu2+、Cd2+、Cr3+、苯、菲、染料分子等发生作用，而起到一定的去除作用。
EPS中含有的羟基和羧基提供了结合位点，使得EPS拥有很大的吸附能力[7]。比如EPS中的蛋白质、多糖及核酸，含有大量的羟基和羧基，能够与重金属相结合。据相关研究，EPS与重金属的吸附结合过程服从朗缪尔或弗罗因德利希等温曲线[9;10]。EPS表面带有负电荷，能够吸附水中一些带正电荷的有机物[11]，如菲、苯、腐殖质、阳离子型染料等，而且其吸附曲线也符合朗缪尔或弗罗因德利希等温曲线[12-14]。
1.2 EPS的提取
经过几十年的探索与研究，研究者们已研究出十来种EPS的提取方法，可分为化学提取法和物理提取法。下表1.1列出了部分化学与物理提取方法、特点。
表1.1 各EPS提取方法的特点
提取方法 特点 参考文献
NaOH法 细胞破坏严重，EPS内部分子分布发生改变，提取的EPS中蛋白质含量高 [15]
EDTA法 提取效率高，分析时有仪器干扰 [15;16]
硫酸法 提取效率高，细胞破坏少 [17]
甲醛-NaOH法 提取效率较高，影响多糖测定