同步硝化反硝化工艺是指硝化和反硝化过程在同一处理空间同时发生的水处理工艺,因其污染物去除能力强且投入较少受到广泛关注。但由于同步硝化反硝化过程中所需溶解氧较低,处理过程中会引起大量N2O释放,并对环境造成一定不良影响。目前对于同步硝化反硝化的研究主要集中在溶解氧、有机碳源、微生物絮体、进水碳氮比等方面。而有研究认为,碳磷比直接关系到细菌胞内碳源代谢,同时磷元素也是常见的污染物质,因此探究碳磷比对同步硝化反硝化过程中N2O释放的影响并探究其微生物机理具有重要的意义。本试验以缺氧-好氧运行的SBR同步硝化反硝化系统为研究对象,研究初始碳磷比分别为91.6、45.9、27.6的三个同步硝化反硝化SBR反应器中污染物的去除和N2O的释放规律,并分析其主要微生物种群和群落特征,为同步硝化反硝化工艺中温室气体的减排提供理论基础。试验结果表明：由于进水碳源均为易降解的葡萄糖和乙酸钠且曝气时间充足,三个反应器COD去除率均达到90%以上,NH4+去除率均达到95%以上,两种污染物去除率均较高且差异不大。脱氮除磷方面,低碳磷比对TN和TP的去除有促进作用,这是由于低碳磷比有利于聚磷菌的富集,聚磷菌中的反硝化聚磷菌能够利用溶液中的NO3-和NO2-作为电子受体完成超量吸磷作用,将除磷和脱氮结合起来,使低碳磷比对TN和TP的去除均表现出促进作用。同步硝化反硝化过程中N2O的释放主要集中的低氧曝气阶段,且低碳磷比可以降低反应器周期内N2O的释放量,碳磷比较低时N2O释放量仅为高碳磷比下的76%。N2O释放的减少主要是由于异养反硝化过程所释放的N2O减少导致,根本原因是由于低碳磷比下微生物可以合成更多的胞内碳源,减轻反硝化过程中酶之间的电子竞争,促进反硝化作用完全进行。另一方面,系统内聚糖菌的减少也有助于降低N2O的释放碳磷比的降低使系统中总细菌多样性水平略有降低,但总的来说影响并不十分明显,活性污泥中微生物主要由β-Proteobacteria, γ-Proteobacteria, δ-Proteobacteria, Flavobacteriia和Thermotogales属组成。随着碳磷比的降低y-Proteobacteria属的微生物略呈下降趋势,而与此同时,Flavobacteriia和Thermotogales属的微生物呈上升趋势。不同碳磷比对氨氧化细菌的群落结构产生了一定影响,而对反硝化菌群落结构影响不大。由于亚硝化单胞属的氨氧化菌能够在好氧条件下同时进行硝化作用和反硝化作用从而易于在同步硝化反硝化工艺中富集,试验所分离到的氨氧化菌以亚硝化单胞属(Nitrosomonas)为主。在不同碳磷比下反应器中氨氧化菌和反硝化菌的数量差别并不大,各反应器中氨氧化菌和反硝化菌在总细菌中所占比例均较小,总细菌总数数量级约为1010,而氨氧化菌和反硝化菌拷贝数数量级仅为106,且系统中氨氧化菌拷贝数较大,约为反硝化菌拷贝数的3-5倍。三个反应器中聚糖菌和聚磷菌所占全菌的比例均在在25%～40%左右。随着反应器碳磷比的降低,聚磷菌大量富集,聚磷菌与聚糖菌的数量比(PAO/GAO)分别为1.09、1.04和1.48。当碳磷比为91～45时,磷负荷的增加对聚磷菌竞争优势的促进并不明显,而当碳磷比进一步降低时,聚磷菌的竞争优势较为明显,富集作用较强。由本研究可知,由于聚磷菌的富集,在SBR同步硝化反硝化系统中碳磷比的降低可同时实现高污染物去除率和低N2O排放率,这对实际工程应用而言有较强的理论指导意义。