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当前污水处理厂的运行管理技术是一种基于物化水质指标的技术体系,因活性污泥系统内部构成复杂,故对污水厂的运行管理往往难以准确、及时地做出评价,从而导致系统运行的种种困境。为此本研究采用三维荧光光谱技术结合水质和呼吸特性等参数,考察了水处理过程中微生物代谢状态以及污水处理功效,旨在构建荧光特性参数表征活性污泥微生物的特性以及污水处理功效的方法,从而达到评价活性污泥系统运行特性的目的。研究的内容及结果包括以下几个方面:(1)采用荧光光谱法评价活性污泥微生物的代谢特征,解析了内源呼吸过程中微生物的代谢状态。结果显示:OUR变化曲线中的拐点可以将内源呼吸划分为三个阶段。通过荧光光谱监测发现,在2~4d时胞外聚合物(EPS)出现了突然增多的现象,疏松结合的胞外聚合物(LB-EPS)中峰A(Ex/Em=230nm/(334~338)nm)、峰B(Ex/Em=(280~285)nm/(334~344)nm)的荧光强度分别升高了447%、128%,紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)中峰A、峰B的荧光强度分别升高了471%、128%,且COD的去除率在第4d达到最大为91.7%,表明位于此区域的微生物活性高、代谢状态好且污染物去除率高。LB-EPS和TB-EPS的荧光特性及OUR变化率都可以指示内源呼吸三个不同阶段的变化,但TB-EPS对内源呼吸过程的划分更为准确,而OUR变化率在实际操作中更具有意义。(2)采用荧光光谱法评价了污泥特性和污水处理功效。对各污水处理厂胞外聚合物(EPS)荧光特性与水质、呼吸特性参数研究分析表明,不同污水处理厂TB-EPS的荧光特性相差较大,污水处理厂A和C的特征峰出现在微生物代谢产物区,污水处理厂B的特征峰出现在芳香蛋白区和微生物代谢产物区,故在一定程度上可以表征活性污泥微生物的特性;污水处理厂C污泥活性最好,COD的降解速率最快,其TB-EPS中溶解性微生物代谢产物区的荧光强度最高;而污水处理厂B污泥活性最差,COD的降解速率最慢;三个污水处理厂的自养菌呼吸速率均较低,因此对于氨氮的降解效果均较差。(3)采用荧光光谱法对实验室新型A2/O工艺的污泥特性以及污水处理功效做以评价,结果表明:好氧池在低溶解氧(2mg·L-1)状态下,新型A2/O反应器污泥活性差,COD降解主要发生在厌氧池,氨氮和总磷去除效果均较差,LB-EPS和TB-EPS的主要特征峰峰值沿着厌氧池、缺氧池和好氧池总体呈现下降趋势,微生物的代谢速率慢,吸附能力减弱,污染物去除效果不好;而高溶氧(4mg·L-1)状态下,污泥的沉淀性能良好,氨氮和总磷的去除效果均有明显改善,LB-EPS和TB-EPS的主要特征峰峰值沿着厌氧池、缺氧池和好氧池总体呈现上升趋势,微生物的代谢速率快,吸附能力增强,污染物去除效果好。