生物脱氮机理是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2气体的过程，整个过程包括两个阶段：硝化和反硝化。

硝化反应是在好氧条件下和硝化细菌的作用下，氨态氮进一步分解、氧化成硝酸盐的生化反应过程。首先，在亚硝化单胞菌的作用下，使氨氮（NH4+）转化为亚硝酸盐NO2-N，硝化杆菌再将NO2-N氧化成稳定的硝酸盐NO3-N，后一反应较快，一般不会造成NO2-N的积累。

反硝化反应是指污水中的硝酸盐（NO3），在缺氧状态下，在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮（N2）的过程。反硝化是生物脱氮工艺去除TN的关键环节，而碳源的充足与否将决定缺氧对NO3-N的去除效率。反硝化速率的快慢与碳源的浓度和种类有关。酸化液中含有较多易降解的小分子有机物，是生物反硝化的有效碳源。反硝化是一个耗碳、产生碱度同时去除NO3-N的过程，理论上还原1.0mg的NO3-N需要消耗8.67mg的易降解COD。

复合碳源也称脱氮营养剂，降总氮的综合性价比全面优于市场上的多核碳源、无水乙酸钠、液体醋酸钠、食品级葡萄糖、甲醇、冰醋酸。主要成分是多元醇类（不可点燃）、果糖、蔗糖、水苏糖、棉子糖、微量元素，相比之下单糖最容易被微生物吸收转化利用。