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活性污泥絮体微观性状如表面性质(胞外聚合物、表面电荷、疏水性)和形态结构(粒径、分形维数)将影响后续固液分离过程的效率。了解污泥表面基本信息，探究污泥絮体形态结构特征，可为改善固液分离效果提供新的信息和视角，并为活性污泥系统的参数设计，实际运行调控提供理论依据。
本研究采用序批式反应器(SBR)，对不同操作和水质条件下污泥絮体的表面性质和形态结构进行了深入研究，同时考察了污泥絮体性状之间的内在相关性，并确定了影响污泥絮体沉降性能的关键性状，取得了以下结果：
统计结果显示，污泥絮体形态结构相对于表面性质来说对沉降性能的影响更大。污泥絮体越大，结构越密实，污泥越易沉降。SVI和胞外聚合物(EPS)总量基本无关，蛋白质/多糖和Zeta电位与SVI之间呈现微弱的相关性。在不发生丝状菌膨胀的情况下，RH和SVI之间的相关性较为明显，RH的增大有助于污泥沉降。
不同泥龄下活性污泥絮体性状的研究结果表明：泥龄延长至20d时，EPS总量明显增多。泥龄的延长增强了污泥表面的疏水性。污泥絮体的平均粒径随泥龄的延长呈逐渐减小的趋势，且粒度分布越来越均匀。泥龄越长，絮体结构越紧密，污泥的沉降性能越好。泥龄过长污泥絮体容易解体，而泥龄过短则容易引起絮体破碎，污泥絮凝能力发生转折的泥龄范围在15d左右。
利用葡萄糖、淀粉、乙酸钠和苯酚4种典型基质，研究了基质种类对活性污泥絮体性状的影响。结果表明，以葡萄糖为底物培养的活性污泥胞外多糖含量最少，而苯酚所培养的活性污泥胞外蛋白质最多。苯酚污泥较强的疏水性和密实的结构促成了其良好的沉降性能，而乙酸钠污泥沉降性能较差是由丝状菌膨胀引起的。
pH影响实验表明：酸性条件下(pH=4.0，5.5)污泥产生的EPS总量较多，其中多糖和蛋白质的含量远大于中性(pH=7.0)和偏碱性条件(pH=9.0)。污泥表面Zeta电位随pH的升高而降低。酸性条件下，丝状菌的大量生长导致污泥表面疏水性显著增强。此外，由于丝状菌的过量繁殖，污泥絮体的平均粒径明显增大，并且呈现双峰粒径分布，絮体分形维数较低，结构松散。丝状菌膨胀恶化了污泥沉降性能和出水水质。
碳氮比(C/N)的影响实验表明：在氮过量的情况下，碳主要用于提供微生物生理活动所需的能量和进行细胞合成，而氮除构成细胞内物质外还存在于胞外物质中。当C/N从100/5增加到100/1时，过量碳源的存在使微生物不能充分利用而转化为多糖类胞外贮存物，因此胞外多糖随着C/N的增加而增大。C/N越高，污泥表面负电荷越多，疏水性越弱。碳过量时污泥表面覆盖较多粘性物质，导致污泥含水率增高，密度降低，结构松散，沉降性能恶化。
有毒重金属Cd2+的加入，刺激了胞外多糖的产生，增大了污泥表面亲水性。同时，由于活性污泥中无机物的比重增加，污泥絮体的密度也随之增大。但是由于Cd2+抑制了污泥活性，使反应器内的生物量大为减少，因此污泥SV的减小并没有引起SVI的降低，反而由于MLSS的减少而使SVI变大。剪切实验用来验证EPS对微生物的保护作用。剪切作用使与污泥结合的EPS释放到溶液中，污泥失去了一道保护屏障，导致SOUR抑制率较高。没有经过剪切的絮体中的EPS可以和带正电的镉离子发生作用，延迟了有毒物质的渗透。
研究了Ca2+在生物絮凝中的作用。结果表明：Ca2+增大了污泥絮体的粒径和分形维数，进而改善了污泥的沉降性能。Ca2+的投加，使蛋白质数量最高增至近一倍，污泥表面疏水性也相应增强。污泥絮凝性能的改善，主要和蛋白质含量增加有关，而非多糖。EDTA通过络合污泥絮体中的Ca2+，破坏了污泥絮体结构，这说明Ca2+可通过和EPS中(主要是蛋白质)的负电官能团架桥来促进污泥絮体的形成并维持絮体结构的稳定性。