我國城市污水普遍存在反硝化碳源不足的問題，碳源不足已成為制約生物脫氮效率的重要因素，污水處理廠選擇外加碳源成為必要的手段。
脫氮為什么對碳源有需求
硝化過程主要由自養(yǎng)微生物完成，亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，硝化過程所需碳源來自 CO2-、HCO-等無機(jī)碳源；硝化菌的世代期較異養(yǎng)菌長得多，生長繁殖速度緩慢， 產(chǎn)率較低，若進(jìn)水中有機(jī)污染物(COD)大大超過氨氮時(shí)，異養(yǎng)菌大量繁殖，并在與硝化菌競爭中占優(yōu)勢，逐漸成為優(yōu)勢菌種，從而降低反應(yīng)器的硝化效率。一般認(rèn)為處理系統(tǒng)的 BOD 負(fù)荷小于0.15BOD/(gMLSS.d)時(shí)，硝化反應(yīng)才能正常進(jìn)行。
反硝化菌利用碳源作為電子供體，NO-和NO-作為電子受體，將 NO-、NO-還原成氮?dú)?，達(dá)到脫氮的效果。當(dāng)有溶解氧存在時(shí)，反硝化菌分解有機(jī)物利用分子態(tài)氧作為最終電子受體。在無氧情況時(shí)，反硝化菌利用硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為能量的電子受體，O2-作為受氫體生成 HO和 OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并被氧化穩(wěn)定。
硝化、反硝化過程對有機(jī)物的存在是矛盾的：自養(yǎng)硝化菌適宜在低碳源環(huán)境下生存，在大量有機(jī)物存在時(shí)，對氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭不如好氧異養(yǎng)菌，致使反應(yīng)器內(nèi)異養(yǎng)菌成為優(yōu)勢菌種；而反硝化反應(yīng)需要有機(jī)碳源作為電子供體完成脫氮過程。
反硝化碳源的選擇原則
1）外加碳源易被微生物降解，易被反硝化菌利用，不存在殘留物對后續(xù)出水達(dá)標(biāo)造成不利影響的間題；
2）反應(yīng)速度足夠快，確保所投加的碳源盡量在厭、缺氧功能區(qū)內(nèi)耗盡，避免增加后續(xù)曝氣系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和運(yùn)行成本；
3）不會對系統(tǒng)內(nèi)的微生物種群類型和含量造成影響，避免投加碳源前后出現(xiàn)微生物的短暫適應(yīng)性問題；
4）價(jià)格便宜，安全性好，且易于投加、保存和運(yùn)輸，可就近獲得。
外加碳源大體上可以分為兩大類：
(1)傳統(tǒng)碳源，包括甲醇、乙醇、乙酸等液態(tài)有機(jī)物及糖類;
(2)其他類型的碳源，如復(fù)合碳源、工業(yè)廢水、垃圾滲濾液。
外加碳源能夠取得良好的脫氮除磷效果，但長期投加無疑會增加處理運(yùn)行成本和管理難度，也是限制其應(yīng)用的主要因素。而內(nèi)碳源的開發(fā)利用只能對提高脫氮除磷效率起到一定的積極作用，而不是特別有效。但可以在滿足脫氮除磷的同時(shí)達(dá)到對廢物的資源化利用，降低城鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)行成本，這符合中國節(jié)能減排的環(huán)保理念。