反硝化，也称脱氮作用，是指细菌将硝酸盐（NO3?）中的氮（N）通过一系列中间产物（NO2?、NO、N2O）还原为氮气（N2）的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸。
在污水生化处理过程中，能为反硝化细菌利用的碳源主要有污水中的碳源以及外加碳源，如果能够利用污水中的有机碳作为碳源是比较经济的。这要求污水中的BOD5/TN值大于3-5，如果不满足要求则需外加碳源。
目前实际中常用的碳源主要有：甲醇、乙酸、乙酸钠、面粉、葡萄糖、复合碳源及污泥水解上清液等。
1.甲醇
优点：因为甲醇被分解后主要生成二氧化碳和水，不残留任何难降解的物质，而且反硝化速率高，所以最初许多污水厂都选择甲醇作为外加碳源。以甲醇为碳源时的反硝化速率比以葡萄糖为碳源时快3倍，其最佳碳氮比（COD：氨氮）为 2.8～3.2 。
缺点：安全性欠缺，甲醇易燃，为甲类危化品，储存和使用均有严格要求；甲醇并不能被所有微生物利用，当甲醇用于污水处理厂应急投加碳源时效果不能快速显现；将甲醇作为长期碳源，对微生物有一定的毒害性，最终对总排达标会造成一定的影响。
2、乙酸钠
优点：乙酸钠由于是小分子有机酸盐的原因，反硝化菌易于利用，脱氮效果是最好的；加入乙酸钠能立即响应反硝化过程，可作为水厂应急处置时使用；无毒，能作为应急碳源。
缺点：乙酸钠多为20%、25%、30%含量的液体产品，当量COD偏低，运输费用高，受运输半径的限制；使用乙酸钠，产泥量大，污泥处理费用增加；按照COD当量计算，价格较高，不适合大水量的市政污水厂长期使用。
3、乙酸
优点：乙酸作为碳源，与乙酸钠优点类似。
缺点：乙酸为危化品，也是挥发性酸，环保部门监管多，储存条件要求高；运输费用高，不能远距离运输；乙酸代谢后的氢离子有降低出水pH的可能；乙酸价格市场变化大，高价时做碳源价格昂贵，将乙酸应用于污水处理厂的大规模长期使用成本无法负担。
4、糖类
糖类外加碳源中，以面粉、蔗糖、葡萄糖为主，由于葡萄糖是最简单的糖，所以目前使用比较多。当碳源充足时，以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比较甲醇为碳源时高得多，为6∶1～7∶1。
优点：脱氮效果良好，COD当量可达80-100万。
缺点：需要现场配置成溶液或稀释使用，劳动强度大，投加精准性差；工业糖类杂质多，食品级葡萄糖价格贵；容易引起细菌的大量繁殖，导致污泥膨胀，影响出水水质；与醇类碳源相比，糖类物质更容易产生亚硝态氮积累的现象。
5、复合碳源
优点：通过对糖类、农产品废料等进行发酵并，生产无毒无害的生物制品，主要组分是小分子有机酸、醇类、糖类。比单一的化学品更容易被微生物利用，其使用成本比单一化学品便宜，具备极高的性价比。
缺点：某些产品的稳定性待提高，使用前需对每批次产品当量COD进行检测。
6、污泥水解上清液
优点：污泥水解可以产生的 VFA 拥有很高的反硝化速率，所以如果工艺条件允许，污泥水解就可以提供外加碳源，在污泥减容的同时还减少了碳源方面的费用，所以它是目前概念上比较有优势的碳源。
不足：不同的污泥，不同的水解条件，所产生的VFA的组分有较大的差别，而由于组分不同，又引起反硝化速率的不同，所以，如何将污泥水解的产物VFA统一化研究应用，还是一个比较大的难题；若直接将水解污泥作为外碳源，还要考虑到污泥水解过程中氮磷的释放问题，这部分氮磷若以碳源的形式投加到污水中，势必会增加污水处理厂的氮磷负荷，如何解决这个问题，也是利用污泥水解液的另一大难题。
二、碳源选择的几个原则
不同的污水处理厂都会有不同的碳源选择方式，但都会首要考虑外加碳源的吨水费用，如果吨水费用0.2-1.0元/吨，那可以参考以下的原则，考虑选择性价比更高的碳源。
1、当量COD的单价
因各类碳源的组成成分不同，通常以当量COD计算，一般采用万COD当量的计算方式，比如甲醇的当量COD为150万，即1吨的甲醇相当于1500公斤的COD当量，再换算成万COD当量的单价：
通过上表，发现乙酸钠的当量COD单价确实昂贵，这个也是目前污水处理厂碳源投加成本高的原因；甲醇是最具性价比的碳源，但其的危险性不容忽视。
2、降低总氮浓度的使用量（碳氮比投加量）
各类碳源投加量都有一个相应的范围，以下为经验数据，可以通过实际情况确定碳源的投加量：
（1）甲醇：甲醇为碳源时理想的COD/N为4.3～10.6。从实验结果发现，甲醇为碳源时，理想的投加量碳氮比大于5时，反硝化才能进行完全，硝态氮去除率可达95%，产泥率在0.35左右。
（2）乙酸钠：碳氮比在4.6时，可以达到稳定的脱氮效果，而且它的水解物为小分子有机物，能容易被微生物降解，反硝化响应时间快，而且无毒，能作为应急碳源。但是，它价格较贵，产泥率高，对污水厂的污泥处置会带来了一定的压力。
（3）工业葡萄糖：工业葡萄糖的理想碳氮比在6.4～7.5，比甲醇大得多，而且它是多分子有机物，不易被微生物所利用，容易导致出水中COD的上升，同时与甲醇、酒精相比，葡萄糖更易出现亚硝态氮的累积，因此，不建议大量使用葡萄糖作为碳源。
（4）复合碳源：根据不同的产品，碳氮比在4～8，具体可以通过小试或中试来确定。配方合理的产品，品质稳定，使用便捷不需要稀释和溶解，集糖类和醇类的优点，而少了它们的缺点。（COD当量100万以上，COD/N为4，不用稀释的复合碳源http://www.youbotech.com/pshow.asp?id=93，可点击阅读原文了解）
3、产泥量以及其他因素
除了前两个最重要的选择原则，还需要考虑到以下几个因素：
（1）碳源投加的设备投入
投加成本应该要包括碳源的储备、输送等硬件投入，以及使用中的人力，安全性等多方面费用支出；
（2）产泥率
投加碳源，必定会增加污泥的产量，而污泥处理成本很高，所以可以考察或者通过试用来核算产泥量的变化。
（3）对于污水稳定运行的影响
供货的及时性；引起污泥膨胀的风险、出水达标率的影响、亚硝基氮累积等方面。
总结
根据我国的污水处理情况，大多数的市政污水处理厂都需要外加碳源来控制出水总氮，因此选择合适的、经济的、对出水和系统影响最小的碳源是急需解决的共同问题，希望通过以上的内容可以为此问题提供一定的帮助。
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