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在污水处理系统中，微生物所需的有机物称为碳源。在活性污泥培养驯化阶段，由于构建的生物池中没有微生物，因此需要对微生物进行培养、收集和驯化。这一阶段微生物需要大量的碳源保持快速增长。现阶段，普通城市生活污水中的有机污染物作为碳源还不能满足微生物的生长需求。同时，由于生活污水中的碳源是一种复杂的有机物，往往不能被初生长的微生物吸收利用。因此，在这个阶段，补充碳源是很有必要的。在一些情况下，污水的碳氮比失衡，特别是在收集面积小、收集人口少，或在工业废水厂，污水的碳氮比失衡。因此，在这样的进水环境之中，需要为微生物补充碳源，以维持微生物的高活性。碳源在污水处理厂的使用主要分为提供微生物合成菌体繁殖的主要营养、附近反硝化的电子供体、生物除磷协助聚磷菌释放。也可以说碳源就是污水厂维持微生物生长较主要的原料之一。
保障水环境质量；通过为微生物提供必要的碳源，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。污水中如果含有过多未经处理的有机物、当地氮磷等污染物进入水体，就会造成水体富营养化。例如，过量的氮磷会导致水体中的藻类大量繁殖，消耗水中的氧气，影响水中其他生物的生存，破坏水体生态平衡。而有充足的碳源供微生物利用，可以有效地去除污水中的这些污染物，如将有机污染物分解为二氧化碳和水，将氮磷转变为无害的物质或者去除，，合适的碳源可以诱导酶系统的产生，这些酶可以参与氧化还原反应，使难降解有机物的分子结构发生改变，从而逐步被分解。这一过程有助于进一步降低废水中的污染物浓度，像提高化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）等指标的去除率，从而出水水质，使处理后的水更加符合排放或者回用的标准。
节微生物群落结构通过添加碳源，可以调整污水系统中的微生物群落结构，优化微生物的代谢途径。在污水环境中，存在着多种多样的微生物菌群，不同的菌群对碳源的利用效率和方式各有不同。当添加特定的碳源时，那些能够利用该碳源的微生物菌群就会相对优势生长。例如，在一个同时含有氨氮和有机污染物的污水环境中，如果投加了易于被反硝化细菌利用的碳源，那么反硝化细菌的生长就可能得到促进，进而在微生物群落中的比例升高。这种对微生物群落结构的调控可以实现更加、当地更符合环保要求的污水处理过程，例如提高污水中氮磷的去除效果，因为特定的微生物菌群往往在氮磷的代谢转化方面具有特定的功能。同时，这种调节也有助于恢复在污水处理过程中受到抑制或者失衡的微生物群落，维持系统内微生物生态的稳定和多样性。
