1. 微生物营养平衡

在污水处理过程中，微生物的生长和代谢需要多种营养物质，碳源、氮源、磷源的比例对其活性和处理效果影响显著。通常认为，活性污泥法处理系统中，微生物生长适宜的营养比例为 BOD₅：N：P = 100：5：1 。BOD₅代表可生物降解的碳源，当污水中实际碳氮磷比例偏离此值，且碳源相对不足时，需投加碳源以维持微生物的正常代谢和繁殖。比如在一些食品加工废水处理中，可能氮、磷含量较低，碳源相对充足，但在与其他废水混合处理或微生物脱氮除磷过程中，若碳源比例不符合需求，就可能需要调整碳源投加量。

不同微生物的特殊需求

不同种类的微生物对碳源的需求存在差异。除了常见的异养菌利用有机碳源进行生长，自养菌如硝化细菌虽然不依赖有机碳源作为能源，但在生态系统中与异养菌相互关联。当进行同步硝化反硝化等复杂处理工艺时，需要考虑不同菌群对碳源的综合需求。例如反硝化聚磷菌，在缺氧条件下同时进行反硝化和吸磷，对碳源的类型和数量有特定要求，以实现高效的脱氮除磷。

2. 水质特性分析

通过检测污水中碳源相关指标来判断碳源的充足程度。BOD₅能直接反映可生物降解的有机碳含量，但测定时间较长。COD（化学需氧量）可快速测定，包含了可生物降解和难生物降解的有机物，通过分析 COD 中可生物降解部分（BOD₅/COD 比值），能更好了解污水中实际可被微生物利用的碳源量。若该比值较低，且 BOD₅含量不能满足微生物营养需求，就可能需要投加碳源。例如制药废水，其 COD 高但 BOD₅/COD 比值低，意味着难生物降解有机物多，微生物可利用碳源少，可能需额外投加碳源。

氮磷及其他污染物

污水中氮、磷等污染物含量与碳源投加紧密相关。在脱氮过程中，反硝化细菌利用碳源将硝态氮还原为氮气，碳源不足会导致反硝化不完全，总氮去除率低。例如，当污水中总氮含量较高，而碳源相对不足时，为了提高脱氮效率，需投加碳源。同样，在生物除磷过程中，聚磷菌在厌氧条件下释磷需要充足的碳源，若碳源缺乏，会影响磷的去除效果。

3. 处理工艺与目标

不同污水处理工艺对碳源的需求和利用方式不同。例如 A²/O（厌氧 - 缺氧 - 好氧）工艺，厌氧段聚磷菌释磷需要易生物降解的碳源，缺氧段反硝化需要碳源作为电子供体。与单纯的好氧活性污泥法相比，A²/O 工艺对碳源的数量和质量要求更高。在选择碳源投加时，需根据工艺特点，确保碳源在各处理单元合理分配和有效利用。

出水水质标准

污水处理厂的出水必须满足相应的水质标准，如国家或地方的排放标准，或特定的回用标准。若处理目标对总氮、总磷、COD 等指标要求严格，为确保达标排放，需根据实际水质与标准的差距，合理投加碳源以强化处理效果。例如，对于要求达到一级 A 排放标准的污水处理厂，若总氮指标接近限值且碳源不足，投加碳源可进一步提高反硝化效率，确保总氮稳定达标。

4. 处理系统运行状态下不同情况的调整

活性污泥的性能指标能反映微生物对碳源的利用情况。SV30（30 分钟沉降比）、SVI（污泥体积指数）可反映活性污泥的沉降性能和结构。若 SV30 异常升高、SVI 增大，可能意味着活性污泥结构松散，微生物代谢异常，此时即使碳源理论量充足，也可能需要调整碳源投加，改善活性污泥性能。此外，通过显微镜观察活性污泥中微生物的种类、数量和活性，如原生动物、后生动物的种类和数量变化，可判断微生物活性，进而调整碳源投加策略。

若污水中碳氮磷比例严重失调，碳源相对氮源和磷源过少，微生物因缺乏足够碳源，无法正常合成细胞物质与提供能量，导致活性污泥结构松散，使得 SV30 异常升高、SVI 增大。例如，在一些以含氮工业废水为主的污水中，碳氮比可能远低于适宜的 100：5 ，此时微生物的生长代谢受到抑制，活性污泥性能变差。这种情况下，需要增加碳源的投加量。补充碳源能够满足微生物生长代谢对碳的需求，有助于微生物恢复正常的生理功能，重新形成结构紧密的活性污泥絮体。例如，可以适量投加甲醇、乙酸钠等易被微生物利用的碳源，观察活性污泥性能的恢复情况，根据 SV30、SVI 等指标的变化，逐步调整碳源投加量，直至活性污泥性能恢复正常。

当污水中碳源过多，而其他营养物质相对不足时，可能会引发丝状菌的过度繁殖。丝状菌比表面积大，在碳源丰富的环境下具有竞争优势，大量丝状菌穿插在活性污泥絮体之间，使絮体结构变得松散，体积膨胀，从而导致 SV30 异常升高、SVI 增大。比如，在一些食品加工废水处理中，如果碳源投加过量，且氮源相对缺乏，就容易出现这种情况。此时应减少碳源的投加量。降低碳源浓度，削弱丝状菌的生长优势，抑制其过度繁殖。同时，可以适当补充氮源、磷源等其他营养物质，调整污水中的营养比例，使微生物群落结构恢复平衡。在减少碳源投加后，密切关注活性污泥的变化，如通过显微镜观察丝状菌数量的变化，结合 SV30、SVI 指标，判断处理效果，必要时进一步微调碳源及其他营养物质的投加量。

污水中突然进入重金属离子（如汞、镉等）、有毒有机物（如酚类、氰化物等），会抑制或毒害活性污泥中的微生物，破坏微生物的细胞结构和生理功能，导致活性污泥解体，SV30 和 SVI 异常。这种情况下，问题并非出在碳源的多少上。

曝气过量或不足都可能影响活性污泥性能。曝气过量产生的剪切力会破坏活性污泥絮体结构；曝气不足则导致微生物缺氧，代谢异常。例如，曝气池中溶解氧长期高于 6mg/L（正常 2 - 4mg/L）或低于 1mg/L，都可能使活性污泥出现问题。

温度骤变或长期处于不适宜微生物生长的范围，会影响微生物体内酶的活性，进而影响其代谢和生长，导致活性污泥性能变差。如在冬季，水温过低，微生物活性降低，可能出现 SV30 升高、SVI 增大的现象。

5. 系统冲击与恢复

污水处理系统可能面临水质、水量冲击，如工业废水的突然排放或暴雨导致水量激增。冲击会影响微生物的活性和处理效果。在系统受到冲击后，微生物需要一定时间恢复，此时投加碳源可帮助微生物快速适应变化，恢复处理能力。例如，当进水水质突然变化，有毒有害物质抑制微生物活性，投加适量碳源可提供能量，促进微生物修复和增殖，使系统尽快恢复正常运行。