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污水处理厂VOCs排放问题正逐步得到重视,关于碳源和碳氮比对污水厂VOCs排放的影响尚未明晰。通过人工配水、SBR装置以脱氮除磷方式运行,研究曝气阶段对VOCs排放的影响,以及有机物乙酸钠、葡萄糖、甲醇和不同碳氮比条件下与VOCs排放关系;通过高通量测序技术,对比不同碳源、碳氮比在稳定运行条件下的微生物群落变化,以期得到不同碳源、碳氮比、微生物与VOCs排放关系。研究结果表明:(1)不同碳源条件下,VOCs随时间变化的峰值浓度、曝气阶段的VOCs排放量以及微生物群落多样性均不同,其中VOCs排放量从小到大依次为:乙酸钠20.79mg/(m3·d)、葡萄糖23.33mg/(m3·d)、甲醇24.86mg/(m3·d),而乙酸钠的峰值浓度也最少为1518μg/m3。不同碳氮比条件下,随着碳氮比的增加,VOCs的峰值浓度以及曝气阶段的VOCs排放量也随之增加,当碳氮比为2、4、6、8时,VOCs排放量依次为17.86mg/(m3·d)、20.24mg/(m3·d)、22.96mg/(m3·d)、25.60mg/(m3·d)。(2)以甲醇作为碳源时与以乙酸钠、葡萄糖作为碳源时微生物组成结构差异比较大,活性污泥中微生物群落多样性由高到低分别为葡萄糖、乙酸钠、甲醇。不同碳氮比其对应的微生物组成结构有差异且微生物群落多样性也不同,其中碳氮比为4和6时微生物群落具有较高的相似性,污泥中微生物群落多样性由高到低其碳氮比分别为2、8、4、6。(3)变形菌门(Proteobacteria)是SBR系统中的最优菌群,但在不同碳源、碳氮比条件下占比有所不同,其中,以乙酸钠为碳源时,变形菌门所占的比值最高为46.06%,当碳氮比小于6时,变形菌门所占的比值随碳氮比的增加而增加,但当碳氮比为8时,变形菌门所占的比值减少。拟杆菌门(Bacteroidetes)是仅次于变形菌门的优势菌群。厚壁菌门(Firmicutes)对葡萄糖和甲醇两种碳源有偏好性。绿弯菌门(Chloroflexi)更容易利用甲醇,且当碳氮比为8时,所占的比值最大。(4)从VOCs减排和出水水质考虑,最佳碳源为乙酸钠。在最佳碳源条件下,水质达到了很好的去除效果,COD、TP、NH4+-N的去除率均在90%以上,TN的去除率在60%以上,且在此条件下,VOCs排放量为20.79mg/(m3.d)是三种碳源中最少的。最佳C/N为6。在最佳C/N条件下,水质达到了很好的去除效果,COD、TP、NH4-N的去除率都在90%以上,TN的去除率在60%以上,而VOCs排放量为22.96mg/(m3·d),虽然分别比C/N为2、4时VOCs排放量多出5.1mg/(m3·d)、2.72mg/(m3·d),但当C/N为2、4时,出水水质较差,其中TP以及COD的去除率均在40%以下。(5)有机物功能菌主要有变形菌门(Proteobacteria)中的γ-变形菌纲、β-变形菌纲、拟杆菌门(Bacteroidetes)中的黄杆菌属、酸杆菌门(Acidobacteria)中的食酸假单胞菌等。在污水处理过程中,适当改变有机物功能菌所占的比值,达到VOCs的减排。