近年来，水体富营养化成为严重的环境问题，着中国“水十条”的发布，对污水厂脱氮处理提出了更高的要求。在众多市政污水处理工艺中，生物法硝化反硝化工艺因其廉价高效的特点被广泛应用于污水脱氮处理。传统的生物脱氮工艺主要分为硝化过程和反硝化过程，其中，反硝化过程指异养反硝化细菌以有机碳源为电子供体，在缺氧环境下将硝化过程中产生的亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮的过程。有机碳源是反硝化过程中的重要物质，其种类及碳氮比影响着反硝化的效果。只有保证水体中有充足的碳源才能让反硝化过程顺利进行，一般要求 BOD/TKN＞4 。在中国南方地区，碳源不足导致污水处理厂的出水水质很难达到城镇污水处理厂污染物排放“一级A”标准，现多采用向低碳氮比污水中投入外加碳源以保证反硝化脱氮，而不同碳源对反硝化的影响不同，寻求高效、廉价且环境友好型的外加碳源成为现在急需解决的问题。
碳源大体可分为两大类：一是以低分子有机物和糖类等可溶性液体碳源为主的传统碳源以及以 其为原料的复合碳源；二是以天然纤维素植物及人工合成高聚物为主的新型固体碳源和以工业废水、污泥水解液及垃圾渗滤液等为主的新型液体碳源。此文暂对传统碳源（即低分子有机物、糖类和复合碳源）进行论述。
目前被广泛实际应用于污水厂反硝化脱氮的传统外加碳源多采用可溶性的低分子有机物（如甲醇、乙酸、乙酸钠）、糖类物质（葡萄糖、乳糖）和复合碳源。
1 低分子有机物
结构简单的低分子有机物具有易生物降解、释碳速率快且易被反硝化细菌利用等特点，成为污水反硝化脱氮工艺中外加碳源的首选。
甲醇是最早被研究且被广泛实际应用于反硝化脱氮的外加碳源，但因其毒性大、运输成本高、安全性能差以及投加量难以掌控等因素，在越来越重视水环境安全性的当下，显然不再适用。且有研究表明，甲醇作为外加碳源时，系统启动时间长，污泥驯化期长，不能迅速响应进水水质的变化，不适合作为应急外加碳源。因此，现在污水脱氮中往往选择低分子醇、酸作为其替代品。有研究考察了甲醇、乙酸、丙酸、丁酸和葡萄糖作为间歇式反硝化实验外加碳源时的适宜碳氮比及反硝化速率，结果表明，在适宜碳氮比条件下，反硝化速率为甲醇、乙酸＞ 丙酸、丁酸＞葡萄糖。
近年来，乙酸钠作为反硝化外加碳源的应用越来越多，相比醇类和酸类，其具有运输成本低、环境安全性高、适应能力强及反硝化速率高等优势。研究发现甲醇、乙醇、乙酸钠和葡萄糖对SBR工艺反硝化的影响，在污泥未经长期驯化的条件下，乙酸钠的反硝化速率最快，为１3.27mg／（L.h），且自适应能力最强，而甲醇和葡萄糖在一次性投加时几乎对ＮＯ3－-Ｎ无去除作用。以乙醇、乙酸钠和葡萄糖作为外加碳源研究反硝化生物滤池的效能，当HRT≥10min时，乙酸钠、乙醇滤池对ＮＯ3－-Ｎ和ＴＮ的去除率能达到90%以上，葡萄糖滤池能达到80%以上，且均有较强的耐水力负荷冲击能力。
作为外加碳源，低分子有机物具有众多优点而被广泛应用于污水厂脱氮，但部分物质安全性差，且液体运输成本高，投加量不能精准控制等因素限制了其进一步开发。
2、糖类
糖类（如葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖等）因其生产成本低廉、运输方便、易生物降解等优点而被越来越多的污水厂用作脱氮处理的外加碳源。
研究外加葡萄糖、蔗糖、甲醇和乙酸对固定化反硝化菌脱氮的影响，结果表明采用葡萄糖、蔗糖和乙酸的反硝化速率较快，脱氮率达96%以上。将乙酸钠、葡萄糖和白砂糖作为A2/O工艺的外加碳源，发现葡萄糖和白砂糖的反硝化速率为乙酸钠的1/2，但其释碳的有效时间为乙酸钠的２倍。糖类物质作为外加碳源主要问题为反硝化速率和效能不如乙酸等低分子有机物，出水存在亚硝酸盐累积现象，且其较高的微生物生长量易使工艺出现堵塞现象。
3、复合碳源
污水厂在实际运行中往往使用以上某一种物质作为长期使用的反硝化碳源，而单一碳源仅部分微生物能够直接利用，且不同碳源都存在一定的应用局限性。以复合碳源作为反硝化反应的电子供体时，多种类型的反硝化菌可以利用不同的物质获得所需能量，从而增加高效反硝化菌的丰度，改变菌落结构，提高脱氮效果。目前有关厂商开始采用不同种类传统碳源为原料制作新型的复合碳源，以期提高其反硝化速率和微生物利用率，并降低应用成本。分别以乙酸钠，乙醇、葡萄糖及其两两混合物作为外加碳源，对生活废水进行生物反硝化研究。结果表明，复合碳源系统中参与反硝化反应的菌种要多于单一碳源系统，其反硝化速率和ＮＯ3－-Ｎ去除率均有较大提升，综合考虑脱氮效果、成本及环境安全性，乙酸钠+葡萄糖更适合应用于实际脱氮。研究人员研制出一种新型特效复合碳源，其COD高达100万mg/L，相同脱氮效果下，用量仅为乙酸钠的1/6，节约成本50%～80%。又有人发明了实际应用于污水处理的复合碳源药剂，其由甲酸钠、乙酸钠、丙酸钠、糖类物质及水组成，其中，该优质、高效环保型复合碳源的脱氮效果是传统外加碳源的1.5倍以上。
产业链成熟且应用广泛的商用碳源以传统碳源及其改良的复合碳源为主，不同外加碳源的综合成本不同，而运行成本是城市污水处理厂选择外加碳源的一个重要指标。各外加碳源的经济性分析见下表。可以看出，复合碳源均能达到与乙酸钠相当的反硝化速率，而单位水处理增加成本仅为乙酸钠的50%-66%，大大减少了运行成本。
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