在城市污水处理流程中，约有40%至60%的碳含量最终在污泥中富集。这一碳资源分布情况与污水处理厂普遍面临的难题——进水碳源不足以满足生物脱氮除磷需求——构成了尖锐的矛盾。鉴于此，将污泥中剩余的碳元素转化为高品质碳源，并应用于污水处理环节，不仅能够实现污泥中碳资源的回收与循环利用，还能有效降低污水处理厂药剂投加的成本。

由于胞外聚合物（EPS）的包裹作用，剩余污泥的厌氧酸化效率受到了显著制约。当前的研究主要采用碱发酵、超声波等预处理手段，或是通过高温发酵来增强厌氧产酸体系中碳源的转化效率。研究显示，在超声预处理（10分钟，功率密度1kW/L）以及碱性条件（pH值为10）下，温度对污泥厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸（VFAs）的生成量产生了显著影响。在10℃时，VFAs的产量为1078mg/L，而在37℃时，这一数值则上升至3705mg/L。尽管如此，碱性发酵需要持续添加NaOH等化学试剂，这不仅提高了运行成本，还容易导致盐分的积累问题；而超声波处理则受到能耗高等技术难题的制约。相对而言，热水解技术通过高温高压直接破坏微生物细胞壁，避免了化学试剂的使用，同时显著提高了有机物的水解效率，为厌氧产酸阶段提供了更为丰富的易降解物质，从而最终提升了VFAs的产率。

尽管热水解技术在国内外工程实践中已得到广泛的应用，其应用范围却主要集中于提高厌氧消化产气效率和改善污泥的脱水性能。然而，将该技术用于开发反硝化碳源的研究却相对罕见。针对这一现状，本研究深入探讨了热水解污泥厌氧产酸液作为替代碳源对反硝化速率的促进作用，同时分析了产酸过程中微生物群落结构的动态变化规律。本研究的目的是系统地评估热水解预处理对污泥厌氧产酸效果的提升作用，并为污水处理厂的碳源回收及资源化利用提供创新性的解决方案和理论支持。

试验结果显示，在C/N初始值为7的条件下，乙酸钠的反硝化速度达到2.144mg/（gMLVSS·h），而产酸液的反硝化速度则为1.784mg/（gMLVSS·h）。产酸液中富含可溶性碳水化合物、酰胺类、挥发性脂肪酸（VFAs）、醇类和可溶性蛋白质等成分，这些物质在作为反硝化碳源时，能够支持反硝化细菌实现协同脱氮作用。在污水处理过程中，甲醇和乙酸钠是常用的碳源，其中乙酸钠的反硝化速度在1.2至2.9mg/（gMLVSS·h）之间，甲醇则为2.406mg/（gMLVSS·h），而复合碳源的反硝化速度介于1.1至3.1mg/（gMLVSS·h）。本研究中，热水解污泥酸化液的反硝化速度与餐厨垃圾水解酸化液、牛粪秸秆发酵沼液相当，且与甲醇的速度相近。以乙酸钠作为高效且易于降解的碳源作为参考，产酸液的反硝化速度相当于乙酸钠的83%。因此，可以得出结论，污泥厌氧产酸液属于适用于反硝化的易降解碳源。

结论

①在热水解污泥厌氧产酸液中，富含了丰富的易于生物降解的有机物。其化学需氧量（SCOD）介于20.0至29.5克每升之间，挥发性脂肪酸（VFAs）含量在7.7至13.2克每升，其中乙酸的含量约占一半。这表明该产酸液具有作为反硝化过程的碳源所具备的良好潜力。

②根据反硝化速率的试验结果，当以产酸液作为碳源时，其反硝化速率为1.784毫克每（克微生物量活度·小时），相当于乙酸钠反硝化速率的83%。这一结果表明，产酸液在碳源利用效率上与传统碳源相媲美，能够有效促进反硝化过程，因而适用于污水处理厂中的脱氮处理工艺。

③通过对微生物群落演变规律的分析，我们发现Bacteroides和Clostridium等关键功能菌群的富集程度与系统中挥发性脂肪酸（VFAs）的积累程度紧密相连。Methanobrevibacter作为主要的产甲烷菌，其产甲烷过程主要依赖于氢营养型，而乙酸消耗途径则相对减弱，这有利于VFAs在系统中的累积。