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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。
降低污水处理成本；从整体污水处理过程来看，合理使用碳源可以从多方面降低成本。可以确保微生物有效地降解污水中的污染物，防止污染物未经处理就排放到水体环境中。如果污水处理厂能够精准地控制碳源的投加量和类型，就可以优化微生物的生长和代谢过程，提高处理效率，减少处理设施的运行时间和能源消耗。例如，通过选择合适的碳源，可以减少曝气过程中的能量消耗，因为在微生物代谢活性高的情况下，较少的曝气时间就可以保证氧气供应满足微生物分解有机物的需求。另外，合适的碳源可以减少污泥产生量，因为污泥处理也是污水处理成本的一个重要组成部分。如采用一些小分子的碳源，可能会导致产生的污泥量相对较少，这样在污泥的处理、同城运输和处置方面的费用都会相应降低，从而在整体上降低污水处理厂的运营成本。
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