污水处理厂污水排放标准和再生水利用水质标准均对污水处理厂出水的氮磷含量有严格要求。

生物脱氮需要完成硝化和反硝化两个过程。废水中的氨氮首先必须被硝化或转化成亚硝酸盐和硝酸盐， 然后在反硝化过程中， 硝酸盐将被作为细胞呼吸过程中氧化简单碳化合物的供氧体被还原成氮气。因此， 以去除硝酸盐为目标的反硝化过程必须要有易生物降解的碳源存在。其来源包括进水中溶解性BOD、内源反硝化过程中细胞的腐烂物和各类上清液回流等。当进水溶解性有机物不足而脱氮要求很高时， 则需要通过补充化学物质以提供反硝化过程所需要的碳源。

反硝化所用的人工碳源有甲醇、乙醇、变性乙醇、醋酸及醋酸钠等纯化学药剂， 或者是工业生产过程中的废糖、糖蜜和废醋酸溶液等。其中甲醇被证明是最合适的碳源，但是甲醇属于危险品， 需要其它碳源来代替，比如醋酸钠和复合碳源。

如果污水厂采用四阶段或五阶段活性污泥工艺， 在后续的缺氧段（第二缺氧段） 投加碳源可以获得比内源呼吸更高的反硝化速率， 能进一步去除硝酸盐； 对于三级反硝化系统， 如反硝化滤池、反硝化好氧生物滤池等， 则补充碳源对于系统的运行非常重要。