1.1 研究背景

1.1.1 溶解性微生物产物去除的必要性

微生物在降解污染物的同时也能释放出大量的溶解性微生物产物( soluble microbial products, 简称SMP) , 其中有许多是不易降解的, 有些甚至是难生物降解的。SMP 的存在对生物处理过程会产生很大影响, 一方面会使生物处理出水的 COD 和BOD5提高, 难以达到排放标准; 另一方面会使出水具有毒性^[1]。有许多 SMP 是形成氯化有机物的前驱物, 当进行氯化消毒时, SMP 可转化为有毒或致癌的氯化物。另外高浓度 SMP 也会严重影响活性污泥的动力学活性和絮凝、沉淀特性。

在工业废水或其他类污水的出水当中，都必然存在着可溶性有机化合物，例如在发生降解反应后残存在基质中的各种中间产物，在这些中间产物中由于发生了各种各样复杂的生物反应、化学反应，最终必然形成形形色色的有机化合物。在对可溶性有机化合物的研究早期，大多数的研究者均认为污水处理系统的模型应该建立在单一某个实践证明的模型如 Monod 模型基础上^[2]，当然和其他所有模型需要自己的假设条件一样，该模型提出了一条与现在绝大多数的研究结果不相符合的假设：在各种污水处理系统中的出水基质浓度与很多因素相关，但是和进水的基质浓度却没有多么强的相关关系。溶解性微生物产物（即SMP ）的概念在1961 年由 Gallney 和 Heukelekian ^[2]建立了，随后一些中国的学者如乔本志^[3]，蔡红^[4]利用科学、严谨的方法证明了出水中 SMP 构成了90%以上的可溶性有机物。综上可知，对于SMP的特性研究和去除方式的探索是具有重要的理论和实践意义的，它可以用来指导工业中对于SMP的有效去除，以及为排污中SMP 的含量阈值提供了一定的参考意义。

1.2 溶解性微生物产物概述

由于在污水处理系统中，微生物是必然存在的，从而微生物产物的产生也是无可避免的。微生物在衰减以及生长的过程中都会释放出微生物产物，并且由于在实验室中无法有效的对这些产物进行十分精确的分析，所以这些组分的来源并没有十分固定统一的结论，最终造成了可溶性微生物产物的定义并不是那么的明确。应用较为广泛的溶解性微生物产物定义来源于 Namkung 和Rittmann ^[5]。他们的理论是将可溶性微生物产物分成了两类。

最新研究^[6]发现可溶性微生物产物的产生依赖于微生物基质的利用与内源呼吸。该研究认为溶解性微生物产物是由简单底物矿化，从而演变成了SMP这样的一种化合物。

Shuang Liang^[7] 等人研究后得出的结论认为，按在系统中集聚的难易程度来说，蛋白质易于碳水化合物，而后者又比芳香类化合物更容易集聚。杨红^[8]以同位素的方法探究出了这样的的结论：在SRT中，小分子的可溶性微生物产物含量会比较多一些。

1.3 溶解性微生物产物现有去除方法

1.3.1 处理原则

#160;#160; 可溶性微生物产物在出水中不可避免，因此其处理过程就显得相当重要。在处理时应该注意：首先，不论采取何种办法和方式来去除出水的SMP，都要在去除可溶性微生物产物的同时，先想办法去除掉原始底物；然后，SMP可能在进行氯化处理时转化成为其他类型的化合物，在去除的时候应该充分考虑到这一点。

1.3.2 源头控制

#160;#160;#160;#160;#160;#160; 源头控制在可溶性微生物产物的去除中，主要是通过改善运行过程的操作来使得系统在运行过程中实现了可溶性微生物产物的减少。在各种改善运营措施中，污水处理厂恰当的选择运行参数就显得至关重要了。比如说底物的类型、温度、污泥停留的时间等都会对出水的可溶性微生物产物含量造成较大的影响^[19]。因此在工业运用和实验室模拟中找出各种影响因素的最佳调控范围就可以使得SMP 的含量大大减小。

1.3.3 活性炭及合成树脂吸附法

（1） 离子交换树脂的应用

#160;#160;#160;#160; 就水处理领域，对于各种各样的离子交换树脂的运用还是比较广泛的。据不完全统计，所有被利用的离子交换树脂中，用于水处理的大约占到了90 %^[10]。而在工业装置的应用中，离子交换树脂也大有可为，可以出现在制糖、味精、酒的精制等工业装置上^[11]。在药物研制方面离子交换树脂可以被用来开发新的抗菌素，以及对原有的抗菌素进行升级^[12]。