本发明公开了一种缓释碳源生物填料及其制备方法与应用，属于水质净化生物填料领域。该缓释碳源生物填料采用多孔聚丙烯作为载体、以无水乙酸钠作为碳源、以聚乙烯醇和失水山梨糖醇单油酸酯的混合溶液作为亲水改性剂，通过“化学刻蚀法+真空负压吸附法”制得聚丙烯缓释碳源生物填料。本发明制得的填料为多孔结构，不仅能够为微生物提供附着载体，具有良好的生物相容性，同时能够实现碳源缓慢稳定释放，为污水处理提供充足的碳源。该缓释碳源填料还能够循环利用，节能降耗。通过构建缓释碳源生物填料处理系统，可以实现对低碳氮比(C/N)的生活污水和养殖废水的氮磷污染物的有效去除，以及原位提升河湖水质。