在传统的污水生物脱氮除磷工艺中，反硝化菌和聚磷菌均为异养菌，其生长需要足够的碳源。我国典型城市污水属于低碳源污水(其中COD/TN<5，COD/TP<25)，通常需要通过外加碳源以满足脱氮除磷的需要。污水处理厂常用面粉、葡萄糖、乙酸钠、甲醇、乙酸等作为外加碳源用于提高脱氮除磷效果，但上述方法将导致污水处理厂运行费用的增加。同时传统的污水生物处理工艺中，二沉池产生的污泥量大，且污泥中含有大量未被分解的有机物。而污泥处理一般是通过压缩脱水后填埋或焚烧来解决，但无论采用填埋还是焚烧，污泥中大量未被分解的有机物都是未经利用就直接消灭，造成很大的能源浪费。

如果需要实现污泥生物减量，现有技术一般采用厌氧发酵工艺对产生的污泥进行处理。但厌氧发酵工艺需要的停留时间长、池体需密闭、需配套搅拌设备和三相分离器。而且厌氧发酵产生的甲烷存在爆炸风险，对各项指标控制要求更为严格，一旦控制不当会导致反应效果不佳或需清罐重新培养。如果能将污水处理厂产生的污泥中的未被利用的有机物提取出来，并作为碳源直接投入污水生物处理过程中，则能够降低碳源加入量和污泥处置费用。

然而，现有的污泥水解制碳源的工艺中常采用初沉池污泥作为水解原料，但初沉污泥产量具有一定的不稳定性，碳源转化率相对较低。并且目前污泥水解工艺中，一般不考虑磷的富集对整个系统的影响，因此也一般不设置磷的去除功能。但随着反应时间的积累，磷会出现积累富集的现象。而生物去除磷的过程会导致碳源的消耗，同时对氮的去除也会造成负面影响，进而影响出水指标的稳定性。