人类的生活和经济社会的发展都离不开水，影响人们生活和制约社会经济发展的，不仅是水资源在水量上的匮乏，更重要的是由于水环境恶化而造成的水质型缺水。我国农村水环境问题日益突出，生活污染加剧，面源污染加重，工矿污染凸显，饮水安全存在隐患，呈现出污染从城市向农村转移的态势。

氮在水中主要以有机氮和无机氮两种形态存在，来源于生活污水、农业废弃液、工业废水等。含氮物质可以通过自然过程和人类活动等途径进入水环境中，天然水体中的亚硝酸氮浓度很低，人类活动是引起氮含量过多的主要原因，主要通过面污染和点污染进入水体。常见的面污染源有：农业面源污染、城市雨水径流污染、气载污染物污染、水体流失和水产养殖等。常见的点污染源有：城市污水与工业废水直接排放、污水处理厂的尾水排放、生活垃圾场和工业废料场等。大量的氮污染物进入水体会加速水体的富营养化，恶化水体质量，影响渔业发展和危害人体健康，影响供水水质和增加制水成本。

根据社会用水健康循环的基本策略，污水深度处理与再生利用是一个关键环节，也是我国水环境恢复的切入点。如果在城市污水二级处理的基础上深度处理和再生利用，可以将排放水变成再生水作为城市的第二水源，不但缓解了水资源的不足，还减轻了水环境的污染，对社会用水健康循环具有重要的战略意义。因此，为了保护水环境，以及实现城镇污水厂污水二次利用，严格控制出水氮含量是极其必要的。

传统生物脱氮工艺

在城市污水中，氮有多种存在形式，包括有机氮、氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮和气态氮等，并且它们在一定的条件下可以相互转化。传统生物法脱氮途径一般包括三个阶段：氨化作用、硝化作用和反硝化作用，这三个阶段分别在氨化菌、硝化菌和反硝化菌的作用下完成，如下图1所示。有机氮化合物在氨化菌的作用下，被分解转化为氨氮，这一过程称为氨化作用。在硝化菌和亚硝酸菌的作用下，氨氮进一步分解氧化为亚硝酸氮，转化为硝化氮，这个过程称为硝化作用。然后，在生物反硝化系，反硝化菌利用碳源电子供体，亚硝酸氮、硝酸氮作为电子受体，将亚硝酸氮、硝酸氮还原为气态氮，同时去除有机物和氮污染物。通过上述三个阶段的反应，实现从废水中脱氮的目的。当然，氮的去除还包括微生物细胞的同化作用将氨转化细胞原生质成分。

基于上述原理设计的脱氮工艺为前置反硝化生物脱氮工艺，即广泛使用的A/O（缺氧/好氧）工艺。在A/O工艺中，回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池，从原污水中得到充足的有机物，使得反硝化脱氮充分进行。目前，我国大部分污水处理厂普遍存在着碳源不足的问题，污水的碳氮比（C/N）偏低，多数城填污水的C/N仅为3～4，导致脱氮效率低，尤其进入低温季节，情况更为严重。因为好氧池中的一部分流量没有回流到缺氧池而直接排放掉，所以该A/O工艺脱氮效果受到限制，致使许多污水处理厂二级出水中残余总氮含量偏高，主要以硝酸氮形态出现。常规混凝-过滤-消毒的再生水处理工艺对氮的去除作用不明显，因此反硝化生物脱氮成为再生水深度脱氮的首选工艺。为提高系统脱氮效率，可以向缺氧池中外加碳源。

碳源是反消化过程不可少的一种物质。传统的碳源物质包括甲醇、乙酸和一些低分子糖类等，甲醇、乙酸等小分子液体碳源反硝化作用率高，脱氮效果好，但其投加量不易控制，运输和运行成本较高，具有一定的毒性和危害。研究者对外加碳源问题进行了新的探索和尝试研究，开始探索开发新型外加碳源来代替传统碳源。

复合碳源是用于促进反硝化脱氮异养菌群快速繁殖，提高微生物净化能力，生化系统处理能力和抗冲击力的一种新型复合性营养素。

复合碳源由多种有机物氨基酸组成，投加量少，可以起到快速培菌的作用，且使用后水质比较稳定，具有快速、低耗、生物友好的特点。

复合碳源兼具几种传统碳源的优点，化学性质稳定，反硝化速率快，污泥产量低，污泥菌种适应快，脱氮效果好，处理成本低于其他几种常规碳源药剂，适用于污水厂的应急投加处理，满足水质排放要求的同时达到大经济效果。