以活性污泥法为代表的生物处理是当前运用最广泛的污水处理技术,因其良好的脱氮除磷效果成为了当前城镇污水处理厂中应用最普遍的污水处理工艺。然而,在生物处理过程中,微生物在降解污染物的同时会释放大量的溶解性微生物产物(Soluble microbial products,SMP)。SMP的存在会降低生物处理效率和出水的质量,影响到废水的回用和饮用水的处理,最终会对受纳水体和人体造成危害。其中,影响SMP产生的主要因素包括溶解氧浓度、毒性胁迫、水力停留时间(HRT)及进水基质等,因此,研究SMP产生规律及物化性质具有非常重要的意义。基于上述背景,本论文选取了两种影响溶解性微生物产物(SMP)产生的外部环境因素,利用光谱学及化学分析相结合的手段,探究了废水处理过程中SMP的生成特性和物化结构,为SMP的控制研究、出水水质条件改善提供数据参考。主要内容和结论如下:1.首先考察了厌氧/缺氧/好氧工艺条件下SMP的光谱学特性,以城镇污水处理厂厌氧/缺氧/好氧生物膜工艺为研究对象,在污水处理厂废水处理工艺沿程采集11个水样进行测定。研究结果表明,该厌氧/缺氧/好氧工艺正常运行过程中,好氧阶段NH4+-N去除率较高(97.6%),硝化效果较好,NO2--N在整个过程中一直维持较低水平;缺氧阶段由于反硝化作用NO3--N有一定的去除率;三维荧光(3D-EEM)显示SMP的主要成分为芳香类蛋白类物质、富里酸及腐殖酸类物质,各组分相对荧光强度随着运行参数的改变而发生变化;傅里叶红外光谱(FTIR)显示SMP中主要存在蛋白质、多糖和碳水化合物相关官能团,且在缺氧环境下SMP中的多糖和蛋白质的结构发生了变化;分子量分布测定结果显示SMP的主要分子量分布在小分子(<1000Da)区域。采用高通量测序对泥膜混合系统进行分析,在生物膜法中Nitrospiraceae、Dongia、Flavobacterium、Fusibacter和Acidibacter等是优势属,而在活性污泥法中Thauera、Bdellovibrio、Stenotrophobacter、Chloroflexi、Sulfuritalea 和 Denitratisoma 等是优势属。2.选取活性污泥(AS)和好氧颗粒污泥(AGS)两种污泥作为研究对象,对比考察分析了布洛芬毒性胁迫条件下溶解性微生物产物的释放特性。通过建立好氧颗粒污泥和活性污泥批次反应器,分别向两种污泥中加入布洛芬化合物,使反应器内布洛芬浓度达到15 mg/L,考察其对两组形态污泥的硝化性能的影响。结果表明,在加入布洛芬之后,AGS和AS的生物硝化性能受到明显抑制,NH4+-N的去除率分别下降了 20.2%和30.7%;好氧颗粒污泥和活性污泥中SMP中的PN(蛋白质)组分均比PS(多糖)组分均受到布洛芬的影响,两种污泥中SMP的PS、PN分别下降了 5.99%、98.9%和5.94%、98.9%;三维荧光(3D-EEM)显示蛋白质、富里酸类物质以及腐殖酸类物质是SMP的主要成分,布洛芬的加入抑制了 SMP的释放;同步荧光光谱表明,与活性污泥系统相比,好氧颗粒污泥系统中蛋白质类组分对布洛芬的加入变化更为明显;红外光谱检测出了多糖和蛋白质物质相关官能团的振动峰,证明了 SMP中含有多糖和蛋白质成分,加入布洛芬后仍能检测出多糖和蛋白质的存在。