随着工业的发展和人口的增加，水体重金属污染越来越严重，这对生态环境和人体健康造成了严重危害。水体重金属污染处理方法很多，同传统重金属处理方法相比，生物吸附法具有明显的优势，尤其对低浓度重金属废水的处理效果非常好。活性污泥胞外聚合物（EPS）是微生物细胞分泌的粘性物质，主要成分是多糖、蛋白质、核酸和脂类等，EPS中存在大量的羧基、羟基、硫酸根等阴离子基团，这些基团使EPS具有吸附重金属的性能。大量研究也表明，EPS对重金属具有良好的吸附效能。EPS是阻碍剩余污泥减容减量的关键性物质，从剩余污泥中提取EPS，将其用来处理重金属污染废水，便可在剩余污泥减容减量的同时控制重金属污染，达到以废治污的目的。本文首先以污水处理厂活性污泥III为菌种，用分别含有葡萄糖和蛋白胨的人工配置污水培养得到活性污泥I和II。本课题主要从以下两个方面入手，一方面以3种污泥为研究对象，考察了3种污泥的絮凝沉降性能、污泥形态、EPS热提取法最优提取条件、EPS成分、EPS所含官能团等；另一方面，利用最佳提取条件提取一定量的EPS I、EPS II、EPS III作为吸附剂，研究它们对Cu2+和Zn2+的吸附效果，重点考察了pH值、EPS投加量、温度、金属离子初始浓度、吸附时间以及共存离子等因素对吸附效能的影响，通过3种EPS吸附Cu2+和Zn2+的动力学和热力学特征，探索3种EPS对Cu2+和Zn2+的吸附机理。实验结果表明，3种活性污泥的SV都在15%-50%之间，SVI都在80-120mL/g之间，MLSS都在2000-3000mg/L之间，污泥的絮凝沉降性能良好，其中活性污泥I的絮凝沉降性能最差，活性污泥III的絮凝沉降性能最好；热提取法（80℃，35min）提取EPS的量最多，且微生物细胞破坏程度较小，为最佳提取条件；在一个培养周期内，3种活性污泥生成多糖、蛋白质、EPS总量的速度为：活性污泥I>活性污泥III>活性污泥II；3种EPS中多糖的含量几乎占了EPS总量的50%，蛋白质的含量却非常低，并且多糖含量顺序为：EPS I> EPS II> EPS III，蛋白质含量顺序为：EPSII> EPS III> EPS I；3种EPS中多糖/蛋白质分别为：21.3、4.8、6.4，C/N分别为：8.5、5.5、6.1；3种EPS的红外谱图非常相似，都含有羧基、羟基、蛋白质肽键等多种官能团，其中蛋白质和多糖所含官能团产生的特征峰比较强。3种EPS对Cu2+和Zn²⁺的吸附效果较好，在初始金属离子浓度为20mg/L条件下，最佳pH都为6，EPS最佳投加量分别约为350mg/L、300mg/L、350mg/L，最佳吸附温度都为25℃；3种EPS对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附都有快速吸附-慢速吸附两个过程，且Cu²⁺比Zn²⁺先达到吸附平衡；3种EPS对Cu²⁺吸附的热力学过程可以用Freundlich方程描述，对Zn²⁺吸附的热力学过程用Langmuir方程拟合效果更好。3种EPS对Zn²⁺的吸附能力都大于Cu²⁺；两种金属与3种EPS之间存在多种作用方式；Cu²⁺和Zn²⁺在3种EPS上的吸附都符合假二级动力学模型，Cu²⁺和Zn²⁺与3种EPS之间以共价键或离子交换等化学形式结合。假二级动力学中EPS I对Cu²⁺、Zn²⁺的最大吸附量分别约为52mg/g和54mg/g；EPS II对Cu²⁺、Zn²⁺的最大吸附量分别约为40mg/g和48mg/g；EPS III对Cu²⁺、Zn²⁺的最大吸附量分别约为47mg/g和49mg/g；对比3种EPS吸附Cu²⁺、Zn²⁺前后的红外谱图，发现3种EPS吸附Cu²⁺、Zn²⁺的主要官能团基本一样，参与吸附作用的主要官能团是羟基、氨基、酰胺基团、羧基和醚基等。本文表明，活性污泥EPS吸附性能良好，有进一步深入研究的必要。研究有机底物对EPS吸附重金属的影响，探索EPS吸附重金属的机理，有助于剩余污泥的减容减量和EPS合理利用，意义重大。