硝化過(guò)程主要由自養(yǎng)微生物完成，亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，硝化過(guò)程所需碳源來(lái)自 CO2-、HCO-等無(wú)機(jī)碳源；硝化菌的世代期較異養(yǎng)菌長(zhǎng)得多，生長(zhǎng)繁殖速度緩慢， 產(chǎn)率較低，若進(jìn)水中有機(jī)污染物(COD)大大超過(guò)氨氮時(shí)，異養(yǎng)菌大量繁殖，并在與硝化菌競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)，逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌種，從而降低反應(yīng)器的硝化效率。一般認(rèn)為處理系統(tǒng)的 BOD 負(fù)荷小于0.15BOD/(gMLSS.d)時(shí)，硝化反應(yīng)才能正常進(jìn)行。
反硝化菌利用碳源作為電子供體，NO-和NO-作為電子受體，將 NO-、NO-還原成氮?dú)猓_(dá)到脫氮的效果。當(dāng)有溶解氧存在時(shí)，反硝化菌分解有機(jī)物利用分子態(tài)氧作為最終電子受體。在無(wú)氧情況時(shí)，反硝化菌利用硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮作為能量的電子受體，O2-作為受氫體生成 HO和 OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并被氧化穩(wěn)定。
硝化、反硝化過(guò)程對(duì)有機(jī)物的存在是矛盾的：自養(yǎng)硝化菌適宜在低碳源環(huán)境下生存，在大量有機(jī)物存在時(shí)，對(duì)氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)不如好氧異養(yǎng)菌，致使反應(yīng)器內(nèi)異養(yǎng)菌成為優(yōu)勢(shì)菌種；而反硝化反應(yīng)需要有機(jī)碳源作為電子供體完成脫氮過(guò)程。
反硝化碳源的選擇原則
1、外加碳源易被微生物降解，易被反硝化菌利用，不存在殘留物對(duì)后續(xù)出水達(dá)標(biāo)造成不利影響的間題；
2、反應(yīng)速度足夠快，確保所投加的碳源盡量在厭、缺氧功能區(qū)內(nèi)耗盡，避免增加后續(xù)曝氣系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和運(yùn)行成本；
3、不會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的微生物種群類型和含量造成影響，避免投加碳源前后出現(xiàn)微生物的短暫適應(yīng)性問(wèn)題；
4、價(jià)格便宜，安全性好，且易于投加、保存和運(yùn)輸，可就近獲得。
