在城市污水处理过程中，产生大量剩余污泥，对其进行妥善地处理处置是防止二次污染的关键。近年来，随着各种污泥处置标准的颁布实施，对拟处置污泥的含水率要求达到60％以下，但现有污水厂脱水污泥含水率高达75％～80％，需要进一步深度脱水以满足后续污泥处置的要求。有关研究表明，胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，简称EPS）的亲水性是影响污泥脱水性能的关键，研究以此为切入点，拟通过减少污泥EPS含量改善污泥脱水性能，课题提出基于EPS溶解的污泥深度脱水化学调理技术。研究首先探讨了污水处理运行关键工况参数负荷、DO及温度等对污泥EPS及其组分含量的影响，通过对污泥含水率、污泥结合水含量及毛细吸水时间等指标的监测分析，探讨其对污泥脱水性能的影响，并采用SPSS软件分析得出了基于污泥EPS的污泥脱水性能影响因素模型，并利用现代分子生物学PCR-DGGE技术探讨了微生物群落结构对污泥EPS及组分的影响;在此基础上，开展污泥深度脱水组合调理剂研究，通过单因素试验考察了组合调理剂组分A药剂（表面活性剂类）、B药剂（酸类）、C药剂（金属盐类）对脱水污泥含水率、污泥结合水含量、污泥毛细吸水时间的影响，并探讨了各组分对污泥EPS溶解和污泥表面Zeta电位的影响规律;同时，通过SPSS软件分析了污泥EPS含量、蛋白质含量、多糖含量对组合调理剂最优投加量的影响，并在此基础上，建立了污泥EPS对组合调理剂最优投加量影响模型，得出了组合调理剂最优投加量;同时，考察了最优投加量组合调理剂对4座城市污水厂污泥的调理效能，为组合调理剂的工程应用提供支持。此外，通过对调理前后污泥EPS含量、蛋白质含量、多糖含量、腐殖质含量、DNA含量污泥表面Zeta电位、污泥颗粒粒度分布，以及污泥EPS基团等变化的研究分析，探讨了组合调理剂的作用机理。研究得出以下主要结论:　　 反应器运行负荷、DO、温度对污泥EPS及其组分蛋白质、多糖、腐殖质含量、Zeta电位、污泥颗粒粒度、微生物群落结构有显著影响，发现胞外蛋白质/胞外多糖比值对污泥脱水性能影响显著。研究结果表明:在温度29±1℃，反应器分别以负荷0.05、0.10、0.15、0.20 kgBOD5/(kgMLSS·d)运行，负荷为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)时，污泥EPS含量、胞外多糖含量、胞外蛋白质含量、胞外腐殖质含量和颗粒粒度最大，分别为136.05mg/gVSS、36.71 mg/gVSS、63.26mg/gVSS、36.08 mg/gVSS和79.733um;负荷为0.10 kgBOD5/(kgMLSS·d)时，胞外蛋白质/胞外多糖和Zeta电位最大，分别为2.24和-15.60mv。当负荷为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)时，脱水污泥含水率和污泥结合水含量最大，分别为81.29％和3.86g/g:PCR-DGGE分析表明:随着反应器运行负荷增加，各反应器的微生物种群相似性系数逐渐降低，且相似性系数均小于57.5％。当反应器分别以DO1.5mg/L、2.5mg/L、3.5mg/L及4.5mg/L运行，DO为2.5mg/L时，污泥EPS含量、胞外多糖含量、胞外蛋白质含量、胞外腐殖质含量和颗粒粒度最大，分别为61.34 mg/gVSS、16.14 mg/gVSS、30.98 mg/gVSS、14.22 mg/gVSS和38.220um,DO为1.5mg/L时，蛋白质/多糖和Zeta电位最大，分别为2.25和-17.90mv，DO为3.5mg/L时，脱水污泥含水率和污泥结合水含量最低，分别为76.92％和2.79g/g;PCR-DGGE分析表明:随着反应器DO的升高，各反应器的微生物种群相似性系数逐渐降低，且相似性系数在55.5％～81.6％之间。10±2℃与29±1℃相比较，污泥EPS及各组分含量、Zeta电位、颗粒粒度、脱水污泥含水率、污泥结合水含量均降低。在此基础上，对试验数据采用SPSS软件分析得出MLVSS/MLSS、胞外蛋白质/胞外多糖对脱水污泥含水率和结合水含量影响显著，建立了脱水污泥含水率和污泥结合水含量影响因素定量回归模型:脱水污泥含水率=0.229×(MLVSS/MLSS)+0.023×(DBZ/DT)+0.539;污泥结合水含量(g/g)=2.876×(MLVSS/MLSS)+0.335×(DBZ/DT)-0.012，并运用模型对7个污水厂脱水污泥含水率和污泥结合水含量进行预测，其相对误差分别在±1％和±5％以内。　　 通过考察各种药剂对脱水污泥含水率、污泥结合水含量、污泥毛细吸水时间、污泥EPS及各组分含量和Zeta电位的影响，研发出A、B、C药剂组成的污泥深度脱水组合调理剂;通过析因试验考察了污泥EPS及各组分含量对组合调理剂最优投加量的影响，并采用SPSS软件分析，得出了组合调理剂最优投加量主要影响因素为胞外多糖含量、蛋白质含量、污泥EPS含量;同时，建立了各因素对最优投加量影响的定量模型:A药剂投加量(g/gMLSS)=9.273×[EPS](g/gMLSS)-0.237;B药剂投加量=9.298×[DT](g/gMLSS)+1.83;C药剂投加量(g/gMLSS)=-34.207×[DBZ](g/gMLSS)+1.007;同时，考察了组合调理剂对不同泥质的4个城市污水厂污泥的调理效能，经调理后，脱水污泥含水率和污泥结合水含量分别从空白样的57.27％、60.82％、63.38％、74.85％和0.935g/g、1.056g/g、1.211g/g、2.639g/g下降至37.18％、43.55％、47.97％、54.23％和0.352g/g、0.564g/g、0.652g/g、0.859g/g。　　 组合调理剂污泥深度脱水作用机理研究表明:通过A药剂和B药剂的调理，污泥EPS含量从190.15 mg/gVSS下降至89.86 mg/gVSS，对污泥EPS尤其是EPS中胞外蛋白质和多糖的高效溶解，减少了污泥表面大量亲水性物质，使污泥表面结合水释放转变为自由水;同时，红外光谱分析表明:调理前后，污泥EPS基团吸收峰位置基本相同，基团种类无变化，表明组合调理剂对污泥EPS基团种类没有改变;其次组合调理剂中的B药剂和C药剂中和负电荷使污泥表面Zeta电位绝对值从13.8mv降低至1.72mv，污泥颗粒间排斥能力减弱，增强了污泥絮凝性使颗粒平均粒度从24.789um上升至47.632um，平均比表面积从0.290m2/cm3下降至0.151 m2/cm3，减弱了颗粒表面水化作用，使污泥结合水含量减少，显著改善了污泥脱水性能，实现了污泥深度脱水。　　 上述研究结果，为污泥深度脱水调理技术开辟了新途径，为污泥深度脱水调理技术工程实践提供了支持，研究具有重要的理论与实用价值。