多核复合型碳源富含不同微生物菌群代谢所需多种碳源，避免单一碳源环境下弱化菌群多样化;同时富含多种微量元素、有机酸、天然生物激素等微生物益生因子，在补充碳源的同时提高了生化系统微生物活性，强化菌群多样性，为反硝化提供更加高效碳源。
污水厂进水COD值、BOD值普遍偏低，反硝化过程中常需要添加碳源，外加碳源是C/N较低(COD/总氮)的污水生化处理中必不可少的过程，碳源含量会制约着异养反硝化去除总氮的效率和作用。
污水处理厂常用的外加碳源有甲醇、乙酸钠和葡萄糖等。甲醇由于其分子小易被微生物代谢，反硝化速率高是非常理想的碳源，但是因其高毒性、易燃易爆、运输安全及成本等问题限制了其广泛应用。醋酸钠作为碳源，反硝化速率较快，目前市场使用最为广泛，但成本高仍是其限制条件。葡萄糖作为碳源，反硝化速率相对乙酸钠和甲醇较慢，但其COD有效值高，仍作为重要的碳源在普遍使用，其处理成本比乙酸钠略低。
目前污水处理厂使用的碳源不仅仅存在投加量大、运行成本高的问题。由于反硝化菌群多样性的特点，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等复合菌群条件，单一碳源环境下菌群多样性被弱化，人为的弱化、驯化干扰菌群的生长与活动，脱氮过程并没有充分发挥反硝化菌群的总氮去除效率。
反硝化菌作为微生物在污水处理厂除氮过程中起着决定性的作用，其生长、繁殖和各种生理代谢决定着反硝化脱氮的活性和效率。微生物的营养物质是满足微生物的生长、繁殖和完成各种生理代谢动所必须的要素，微生物所需营养物质可分为六大类，即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。大部分反硝化菌属于异氧菌，除了碳源外不需要其他能源;同时污水中含有一定的磷、钠、钙等无机盐，微生物需求的其他微量元素含量较少，且极少含有或没有微生物益生因子。