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在污水处理方面的作用调节污水碳氮比（C/N）促进脱氮反应：在生化法脱氮工艺中，污水中的C/N比对于总氮去除效率影响很大。当C/N比不合适（通常是C/N过小，即碳源不足）时，添加碳源能重新将C/N调整到合适范围，对于提高生化处理系统中反硝化菌的活性、进而污水的脱氮效率至关重要。因为反硝化菌需要以碳源作为底物来进行反硝化作用，将硝酸盐氮还原为氮气逸出水体从而去除总氮。不同的碳源对反硝化效率影响也有所不同，如甲醇作为外碳源用于污水处理时，当甲醇充足时，反硝化速率较快；乙酸钠由于是小分子有机酸盐，反硝化菌易于利用，在合适的碳氮比（比如碳氮比4.6时）下能达到稳定的脱氮效果；生物质碳源因为主要组分易于被微生物利用，也有助于污水的脱氮过程。提高污泥活性、同城处理效果：碳源可以维持和提高污泥活性，进而整个污水处理系统对污水中各类污染物的去除效果。例如在活性污泥法处理污水过程中，污泥中含有大量的微生物，这些微生物需要碳源来生长和繁殖，如果污水中的碳源不足，污泥中的微生物活性降低，分解污染物的能力相应下降，而补充合适的碳源能够恢复甚至提高污泥对污染物的去除能力，使污水的处理更加，像是在去除污水中的有机物、磷元素等方面都会有正向影响。

碳源是微生物生长繁殖所必需的营养物质。微生物如同生物处理系统中的“工作者”，而碳源就像是它们的“食物”。在生物处理反应器中，微生物需要利用碳源来维持自身的生命活动，进行自我增殖。例如，在传统的污水处理工艺中，微生物通过摄取碳源中的碳元素构建细胞物质，进而繁殖出更多的微生物个体，形成活性污泥的一部分，帮助降解污水中的有害物质，提高系统处理污水的能力。稳定的碳源供应有助于维持微生物群落结构的稳定和多样性。就像一个生态系统中生物多样性的保持，在污水处理的微生物体系里，如果碳源不足或者供应不稳定，优势微生物种群可能会过度生长，而其他微生物种群受到抑制，从而破坏整个微生物群落的平衡，降低系统对污水中各种污染物的处理能力。