城镇污水处理过程中，去除总氮和总磷分别需要满足一定的有机物量，由于当前城镇污水厂进水有机物浓度普遍偏低，导致城镇污水氮磷去除困难。城镇污水厂通常侧重于将总氮去除，而总磷的去除一定程度上可以通过加药来完成，对于低碳氮比的污水如何提高总氮去除率是当前城镇污水处理的关键问题。

反硝化的生化反应属于一级反应动力学性质，故当碳源不足时反应速率会明显降低，为了确保在缺氧池内有机物和硝酸盐(包括亚硝酸盐)的反硝化反应能够进行的彻底，反应器的构造与参数比较重要。影响反应速率的主要因素是微生物浓度、底物浓度(这里指BOD5和硝酸盐)和温度，在微生物浓度和温度均一定的情况下将取决于底物浓度。也就是说在缺氧反应池内除了需要高的污泥浓度外，还需要有一定量的有机物和硝酸盐，反硝化反应速率才会比较快。

增加污泥浓度和水力停留时间的方式，这样在缺氧反应池内即使没有高的有机物浓度，也可以确保在反应池的末端，硝酸盐氮几乎彻底去除，且能够维持出水较低的BOD5浓度。对于推流式的缺氧反应池可以接受较低碳氮比的污水，在缺氧池内当反硝化完成的时候，有机物浓度已经很低，故碳源主要被反硝化过程(形成剩余污泥和有氧呼吸仍不可避免需要额外消耗碳源)利用。这样当污水流入好氧池的时候因为BOD5浓度已经较低，故在好氧池损耗的碳源非常少，从而降低了系统对碳源的需求。