本课题以火力发电厂循环冷却水系统为研究背景,以弗氏柠檬酸杆菌及其胞外聚合物为研究对象,以SS304、SS316L、SS317L三种不锈钢为研究材质,以取自北京某污水处理厂的二级出水的再生水及其浓缩3倍、4倍再生水作为实验介质,采用生物化学方法研究了再生水环境中弗氏柠檬酸杆菌的生长规律,确定了弗氏柠檬酸杆菌生长的p H范围,揭示了细菌生长过程中对循环冷却水系统的危害;通过电化学交流阻抗谱（EIS）测试方法研究了浓缩3倍再生水中主要的水质因子Cl^-、SO₄^2-和NH₄⁺对SS316L表面生物膜电化学腐蚀行为的影响;通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）、傅里叶红外光谱法（FTIR）、高效液相色谱（HPLC）,定性定量研究弗氏柠檬酸杆菌EPS的形貌特征、元素分布及含量、官能团以及多糖和蛋白质衍生物的具体组分;通过电化学方法研究了EPS对3种不锈钢电化学行为的影响,进一步揭示了EPS与金属的作用机制。为火力发电厂循环冷却水系统的腐蚀控制起到一定的指导作用。研究取得了如下成果:（1）实验结果表明弗氏柠檬酸杆菌能够在p H为8.2-8.8的循环冷却水中生存,且适宜该菌生长的p H由强到弱是7.5、8.2、8.5、8.8、9.0。在初始p H值为8.2接种微生物的水环境下,随着时间的延长,p H在7.85-8.66范围变化。随着浓缩倍率的不断提高,p H的变化对细菌生长的影响逐渐变小,不再成为影响细菌生长的主要因素。（2）在弗氏柠檬酸杆菌存在的条件下,发电厂循环水系统指标控制应Cl^-<460mg·L^-1,SO₄^2-<430 mg·L^-1,NH₄⁺<15 mg·L^-1,超过临界浓度,SS316L表面钝化膜耐蚀性显著下降。（3）EPS的表面分析结果表明:经冷冻干燥后弗氏柠檬酸杆菌EPS呈流动凝胶结构,使得EPS容易在金属表面黏合。XPS结果显示EPS中含有C=O、C-H键,多存在于多糖结构中,O=C-NH键、C-N键,多存在于蛋白质结构中,PO₄^2-、P₂O₇^4-多存在于核酸中,这些具有负电性的官能团,可与金属离子进行络合。FTIR结果显示,弗氏柠檬酸杆菌的胞外聚合物含有羧基、羟基、磷酰基、硫酸酯基、氨基等基团,这些是具有络合、配位能力的基团,其中氮、氧、磷、硫可作为配位原子与金属离子形成共价键来达到吸附金属离子的目的。（4）弗氏柠檬酸杆菌EPS中多糖衍生物的具体组分由8种单糖组成,以葡萄糖、葡萄糖醛酸、阿拉伯糖、鼠李糖为主。亲水性的酮糖含量远远大于具有疏水性的醛糖含量,则EPS中多糖表现出亲水性;EPS中蛋白质衍生物的具体组分由17种氨基酸组成,其中以门冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、丙氨酸含量居多,占总蛋白质的47.5%。多糖中含有较多的阴离子基团,氨基酸侧链也携带负电性基团,使得EPS整体呈现负电性。弗氏柠檬酸杆菌EPS中蛋白质含量为346.12mg/g,多糖含量为617.46mg/g,此时PS/PN为1.7左右,说明EPS对微生物膜的吸附过程中多糖起了比较重要的影响。（5）极化曲线测试结果揭示了:在浓缩3倍再生水中3种不锈钢表面随着时间延长（1-14d）,耐蚀性有不同程度下降。SS304受到较强的腐蚀,而SS317依然表现出良好的耐蚀性,其次是SS316L;实验结果显示在EPS存在的水环境下,不锈钢表面的耐蚀性有所提高,表明EPS具有一定的缓蚀性。（6）电化学交流阻抗测试进一步揭示:在EPS存在条件下,3种不锈钢表面电化学参数电荷转移电阻R_ct值和膜电阻R_f均增大,表明在不锈钢表面形成的EPS有机膜层在一定程度上可以减缓金属表面的腐蚀速率。在SS317表面形成的EPS有机膜具有更高的电阻和更低的导电特性,成膜较快,较稳定,其次是SS316L、SS304。（7）EPS中的蛋白质含有大量的疏水区域,可以使EPS更易吸附在不锈钢表面,EPS多糖中负电性基团如糖醛酸、磷酸基、羧基与金属离子反应形成络合物吸附在不锈钢表面,形成有机膜层,阻碍电极表面的传质过程,在一定程度上可以抑制金属表面的腐蚀。SS317表面吸附EPS数量较多,其次是SS316L、SS304。