在污水处理的生化处理环节（尤其是脱氮除磷工艺），碳源的核心作用是为微生物提供代谢所需的能量和物质基础。并非所有污水处理过程都需添加碳源，仅当系统内碳含量无法满足微生物需求时才需补充，具体添加时机需结合进水水质特性、处理工艺阶段、微生物活性等因素综合判断，主要可分为以下几类核心场景：
一、进水碳氮比（C/N）、碳磷比（C/P）低于工艺需求时：最核心的添加时机
微生物进行脱氮除磷反应时，对碳、氮、磷的比例有明确需求，这是判断是否添加碳源的最基础依据。若进水的 COD（碳含量指标）与 TN（总氮）、TP（总磷）的比值低于临界值，会导致微生物 “碳源不足”，无法有效分解氮、磷，需及时补充碳源。
1. 脱氮工艺：C/N＜5 时必须添加
反硝化细菌将硝态氮（NO₃⁻-N）转化为氮气的过程中，每消耗 1g TN 需消耗 5g COD 的碳源（即 C/N≥5）。若进水 C/N＜5，反硝化反应会因碳源不足而受阻，导致出水 TN 超标，此时需按差额补充碳源。
示例：某市政污水厂进水 TN=45mg/L，COD=180mg/L，计算得 C/N=180÷45=4＜5，需补充的 COD 量为（5-4）×45=45mg/L。若选用甲醇（COD 当量 1.5kg COD/kg 甲醇），则需投加甲醇 45÷1500=0.03kg/m³（即 30mg/L），才能满足反硝化需求。
常见场景：低碳氮比污水（如市政污水厂冬季进水、工业园区低 COD 高 TN 废水，如电子厂、化工厂废水），这类污水自身碳含量低，不添加碳源会导致脱氮效率低于 60%。
2. 除磷工艺：C/P＜20 时需补充
聚磷菌在厌氧段释放磷时，需吸收有机碳源储存为 PHA（聚羟基脂肪酸酯），该过程需满足 C/P≥20（每消耗 1g TP 需 20g COD）。若进水 C/P＜20，聚磷菌无法积累足够能量，后续好氧段吸磷能力会大幅下降，导致出水 TP 超标。
示例：某污水厂进水 TP=5mg/L，COD=80mg/L，C/P=80÷5=16＜20，需补充 COD=（20-16）×5=20mg/L，可选用固体乙酸钠（COD 当量 0.58kg COD/kg 乙酸钠），投加量约为 20÷580≈0.034kg/m³（34mg/L）。
常见场景：生活污水与工业废水混合处理（如含磷量高的食品加工废水、屠宰废水，若混合后 COD 未同步提升）、农村污水（磷含量高但有机物少，如养殖废水与生活污水混合后 C/P 偏低）。
二、处理工艺特定阶段：按流程需求针对性添加
不同污水处理工艺的生化段设计不同，碳源的添加时机需与工艺流程匹配，确保碳源被微生物高效利用，避免浪费或影响后续处理。
1. 前置反硝化工艺（A/O、A²/O 工艺）：厌氧 / 缺氧段前端添加
前置反硝化工艺的核心是 “缺氧段反硝化脱氮”，碳源需在污水进入缺氧段前添加，确保污水与碳源充分混合后，进入缺氧池被反硝化细菌利用。若添加过晚（如缺氧段中部或后端），碳源未与硝态氮充分接触，会导致部分碳源随水流进入好氧段，被好氧细菌消耗（俗称 “碳源浪费”），同时可能增加好氧段能耗。
操作要点：在缺氧池进水管道或调节池出口投加，通过静态混合器或搅拌设备确保碳源与污水混合均匀，投加量需结合进水流量、TN 浓度实时调节（可通过在线 COD、TN 监测仪联动计量泵自动控制）。
2. 后置反硝化工艺（深床滤池、反硝化生物滤池）：滤池进水前添加
后置反硝化工艺的脱氮环节在主生化池之后，污水经主生化池处理后，COD 已大幅降低（通常＜50mg/L），但仍含有一定硝态氮，需在进入反硝化滤池前补充碳源。由于滤池内微生物浓度较低（以生物膜形式附着在滤料表面），碳源需选择 “易吸收、反应快” 的类型（如复合液体碳源、甲醇），且需在滤池前端设置混合装置，避免碳源分布不均导致局部脱氮不彻底。
注意事项：若碳源添加过量，未被利用的碳源会随出水排出，导致出水 COD 超标，因此需严格控制投加量（通常按 “出水 TN 目标值” 计算，预留 10%-15% 安全余量）。
3. 应急处理阶段：系统启动 / 故障恢复时添加
污水处理系统在启动初期或故障恢复后（如污泥流失、停电重启、有毒物质冲击），微生物浓度低、活性差，此时需补充碳源 “激活菌群”，促进微生物快速繁殖，恢复系统处理能力。
三、微生物活性异常时：通过监测指标判断是否添加
微生物的活性直接决定处理效率，若通过监测发现微生物代谢能力下降，即使进水 C/N、C/P 达标，也可能需补充碳源（或调整碳源类型），改善微生物生存环境。
1. 污泥沉降比（SV30）异常：污泥膨胀时需调整碳源（而非单纯添加）
若 SV30＞50%（污泥膨胀），且镜检发现丝状菌大量繁殖，可能是碳源类型不当（如长期使用葡萄糖、淀粉等易发酵碳源）导致。此时无需额外添加碳源，反而需更换碳源类型（如改用复合乙酸钠、甲醇），同时减少碳源投加量（降低 10%-20%），抑制丝状菌过度繁殖；若 SV30＜15%（污泥松散），可能是碳源不足导致微生物代谢弱，需适当增加碳源投加量，提升污泥凝聚性。
2. 溶解氧（DO）异常：好氧段 DO 过低时需排查碳源
若好氧段 DO 持续＜2mg/L（正常需 2-4mg/L），且曝气设备无故障，可能是碳源过量导致好氧细菌过度繁殖，耗氧量增加。此时需减少碳源投加量，避免微生物 “过度消耗氧气”，导致硝化反应（将氨氮转化为硝态氮）受阻；反之，若好氧段 DO 正常，但硝化效率低（氨氮去除率＜80%），可能是碳源不足导致微生物活性差，需少量补充碳源（通常按 COD 提升 5-10mg/L 调整）。
3. 污泥龄（SRT）过短时：短 SRT 系统需持续补碳
短污泥龄系统（如 MBR 工艺，SRT=5-10 天）中，微生物停留时间短，代谢速度快，需持续补充碳源以满足其快速繁殖需求。若碳源供应不足，会导致微生物 “生长速度＜流失速度”，MLSS 持续下降，处理效率降低。此类系统需将碳源投加量与污泥流失量联动（如每日根据排泥量增加 5%-10% 的碳源），确保 MLSS 稳定。
四、特殊水质场景：根据污水特性灵活添加
部分特殊类型污水（如垃圾渗滤液、养殖废水、低温污水）因水质特殊，需在特定条件下添加碳源，以突破处理瓶颈。
1. 低温污水（水温＜15℃）：需增加碳源投加量
微生物活性随温度降低而下降，尤其是反硝化细菌，水温＜15℃时，反硝化速率会下降 30%-50%。此时即使进水 C/N≥5，也需增加碳源投加量（比常温时高 20%-30%），或选用低温适应性强的碳源（如复合乙酸钠，含微生物促活剂），确保反硝化反应正常进行。
示例：某北方污水厂冬季水温 10℃，常温时碳源投加量为 30mg/L，冬季需调整至 36-45mg/L，同时延长缺氧段停留时间（从 2h 增至 3h），提升脱氮效率。
2. 高盐污水（含盐量＞3%）：需选用耐盐碳源并适当增量
高盐环境会抑制微生物活性，导致碳源利用率下降（正常利用率＞90%，高盐时可能降至 60%-70%）。此类污水需选用耐盐性碳源（如多元醇类复合碳源、乙醇），且投加量需按 “理论需求量 ÷ 利用率” 计算（如理论需补充 COD 50mg/L，利用率 60%，则实际需投加 50÷0.6≈83mg/L），同时需驯化耐盐微生物（逐步提升盐浓度，避免突然冲击）。
3. 垃圾渗滤液（高 COD/TN，但可生化性差）：分阶段添加碳源
垃圾渗滤液早期（填埋 0-5 年）COD 高（＞10000mg/L），无需添加碳源；但晚期（填埋 5 年以上）COD 降至 1000-3000mg/L，TN 仍高达 500-1000mg/L，C/N＜3，需在反硝化段添加碳源。由于渗滤液含有重金属、腐殖酸等有毒物质，需选用抗毒性强的碳源（如复合碳源、乙醇），且需提前进行小试（用 10L 反应器测试碳源利用率和毒性），避免碳源无效或抑制微生物。
总结：添加碳源的 “三先三后” 原则
先算比例，后定用量：优先计算进水 C/N、C/P，确定理论碳源需求量，再结合工艺、温度等因素调整，避免盲目添加；
先看工艺，后定时机：根据反硝化工艺类型（前置 / 后置）确定添加位置，确保碳源与微生物、污染物充分接触；
先监测活性，后调方案：通过 SV30、DO、MLSS 等指标判断微生物状态，再调整碳源类型或投加量，避免仅依赖水质数据。
通过以上时机判断和操作原则，可实现碳源的精准添加，既保证污水处理效果（出水 TN/TP 达标），又避免碳源浪费和二次污染（如出水 COD 超标、污泥量激增），平衡处理效率与运行成本。
氨水
氢氧化钠（片碱）
氢氧化钾
次氯酸钠
亚硝酸钠