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污水处理过程中水质监测对污水处理控制具有重要作用。传统的监测方法主要是化学法。该方法测量过程复杂、耗时长、消耗的化学试剂多甚至有些化学试剂是危险物品。光谱法由于具有测量过程简单、快捷、不需要消耗化学试剂、易于实现在线测量等优点，在近二十年逐渐被应用于水处理过程中。本文运用荧光分光光度计、紫外-可见分光光度计并结合水质参数和动力学参数，研究使用光谱法表征污染物浓度、污泥性状以及水处理过程控制的可行性。研究的内容及结果包括以下几个方面：(1)采用偏最小二乘法模型通过紫外光谱特性预测生活污水COD及硝酸盐氮的浓度。预测COD的R2为0.8753。预测硝酸盐氮的R2为0.9526，表明使用紫外光谱法可以实现生活污水COD以及硝酸盐氮浓度的预测。(2)污泥内源呼吸过程中溶解性有机物荧光光谱、紫外光谱特性分析结果为：在内源呼吸快速下降期，腐殖酸峰荧光强度增加4.9%，激发波长和发射波长分别出现5nm、6nm的蓝移，荧光指数f450/500减小9.3%，腐殖酸指数HIX增加19.1%，紫外光谱峰出现7nm的红移，紫外光谱吸光度增加；内源呼吸慢速下降期，腐殖酸峰荧光强度增加13.6%，f450/500增加4.7%，HIX减小3.5%，紫外光谱吸光度增加；内源呼吸稳定期，腐殖酸峰荧光强度基本保持不变，f450/500下降4.2%，HIX增加29.8%，紫外光谱吸光度增加。(3)污水厂水样溶解性有机物荧光光谱研究分析表明，荧光光谱有腐殖酸峰和微生物代谢产物峰。荧光峰强度及位置变化主要在厌氧池。具体变化为：腐殖酸峰激发和发射波长分别红移5nm、11nm，微生物代谢产物峰峰值降低67%，其激发和发射波长分别蓝移5nm、4nm。(4)在A2/O反应器中，类蛋白峰峰值的变化趋势由厌氧池、缺氧池到好氧池依次降低。类蛋白荧光峰激发波长在缺氧池出现5nm的蓝移。在SBR反应器中，曝气60min，类蛋白峰的激发波长蓝移10nm，腐殖酸峰的激发波长红移5nm，类蛋白峰峰值增加，腐殖酸峰峰值增加。曝气120min，类蛋白峰的激发波长红移10nm,腐殖酸峰的激发波长蓝移10nm，类蛋白峰和腐殖酸峰峰值均下降。