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膜生物反应器（Membrane Bioreactor, MBR）具有很多传统污水处理方法无法比拟的优点，而膜污染一直是制约MBR广泛应用的一项重要因素。尽管微生物产生的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）是活性污泥絮体的核心，它的存在对污水处理效果起着至关重要的作用，但EPS也被认为是膜污染的最主要因素。随着工业废水在市政污水中所占的比重不断提高，全面深入地研究在工业废水胁迫下EPS的形成和作用机制变得越来越迫切，这将为MBR更好地应用于工业废水的处理提供重要的理论依据。本课题主要研究不同控制条件下，EPS的产量、组分构成与形貌特征及其对膜污染的影响规律。同时对EPS的生态学作用及其机理进行探究。主要研究内容及结果如下：以功能树脂耦合MBR技术处理人工合成苯酚废水为研究体系，探讨3个平行运行的反应器：MBR1（未添加树脂，为对照体系）、MBR2（添加了2g/L树脂）、MBR3（添加了4g/g树脂）中EPS的产量、分子量分布及其组成的变化规律，同时研究不同反应器中5种不同膜的污染状况。结果表明，MBR2中EPS的产量相对较少。当有机负荷率OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1，MBR1、MBR2、MBR3的EPS平均产量分别由81.2、72.9、75.2mg/g增加到123.21、95.4、169.1mg/g。P/C值由0.52、0.70、0.45变化为0.47、0.45、0.23，多糖比重有所增大。随着树脂加量的增加，减少了EPS中的大分子产物的产生，三个体系中EPS的MW>100kDa的比重依次为16.7%、6.8%和2.2%。在膜结垢速率上，随着树脂加量的增大，膜结垢过程变慢。30天内MBR1、MBR2、MBR3的总垢平均值分别为：6.065、2.922、1.937g/m2，不可逆垢平均值分别为：103、66、52mg/m2。同时测定了体系中微生物群落的特征。测定指标有：SOUR、SCOD-UR、SVI、粒径分布。结果显示：当有机负荷OLR由1.0增加到3.0kgCODm-3day-1，MBR1、MBR2、MBR3的SOUR平均值由29.5、34.9、27.4分别变化为9.1、22.9、12.5mgO2gVSS-1h-1，SCOD-UR由84.3、101.2、93.7依次降低到44.8、79.2、48.8mgCODgVSS-1h-1。SOUR和SCOD-UR之间具有良好的线性相关性。污泥体积指数SVI平均值则由40.9、47.4、42.6变化为37.7、46.0、30.8mL/g。可见加入适量功能树脂后减缓了苯酚对微生物的胁迫，保证了微生物群落活性，使MBR中活性污泥能持续稳定地运行。三个体系污泥的平均粒径的规律是Mz3<Mz1<Mz2，说明适量的树脂可以促进污泥颗粒化。当在苯酚-铜离子的协同胁迫下，探讨了5个平行运行的MBR（编号从A至E）中EPS的产量、分子量分布及其组成的变化规律；同时对比分析了不同反应器中2种不同性质的膜的污染状况。苯酚浓度固定为115mg/L，随着铜离子浓度的增大，从EPS产生量上看，A-E5个反应器中单位重量活性污泥产生的EPS总量分别为7.00、10.18、9.61、4.28和6.06mg/gMLSS。当铜离子浓度较低时会刺激微生物产生更多的EPS，但铜离子浓度过大会导致大量微生物直接死亡。铜离子的加入促进了EPS中大分子组分的形成。EPS中多糖的含量远远大于蛋白质的含量；P/C分别为0.2031、0.1443、0.1449、0.1889和0.2180，显然当铜离子浓度较高时，EPS中蛋白质的比重会显著的增加。在膜结垢方面，A-E体系中，体系B中PES和MCE膜上总垢最少，不可逆垢也较小。PES膜的污染程度低于MCE膜，PES膜上不可逆垢中的蛋白质含量高而多糖含量少。同时测定了体系A-E中提取的EPS对O2.-和·OH的清除效果，以此比较了EPS的抗氧化性能。结果表明：加铜后第一天1mgEPS对O2.-猝灭的平均值分别为2.7009、1.2527、5.2220、3.1663和6.4368μgSOD。前3天内，1mgEPS对O2.-猝灭平均值分别为2.7666、2.3790、4.0443、3.8309和5.5196μgSOD。第50d及第70d，未加铜体系的EPS对O2.-的清除能力没有改变；而加铜后的EPS对O2.-的清除能力随着时间的延长呈显著的下降趋势。第一天，1mgEPS对·OH清除的平均值分别为2.3355、0.2516、1.1864、2.4064及1.9146mgVc。前3天的平均值分别为1.2851、0.2071、1.5963、1.4767及2.4206mgVc。第50天及第70天，仅含苯酚体系的EPS对·OH无清除能力；而加铜体系EPS对·OH均有清除能力，但值很小，一般仅为前3天平均值的2～10%。此结果表明不同体系中微生物产生的EPS具有独自的抗氧化特性，在阻止氧化损伤方面发挥重要的作用。