污水处理厂反硝化反应是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成N2的过程。反硝化细菌包括假单胞菌属，反硝化杆菌属，螺旋菌数和无色杆菌属等，是一类化能异氧兼性微生物。在有分子态氧存在时，它们以有机物为底物对其进行氧化分解，并以氧作为最终电子受体，而在缺氧条件下，则利用废水中各种有机基质作为碳源和电子供体，以NO2--N和NO3--N作为电子受体而进行缺氧呼吸，通过异化和同化作用完成反硝化脱氮过程。同化反硝化最终形成有机氮化合物，成为菌体的组成部分，异化反硝化最终产物是气态氮。
反硝化过程中，约96%的NO3--N经异化过程还原，约4%经同化过程合成微生物。影响反硝化生物处理的环境因素有碳源、pH、溶解氧和温度；控制因素有水力搅拌强度、硝化液回流比、污泥浓度、泥龄等。
碳源是有机物，有机物作为电子供体，其本身的分子结构和所含化学键能的高低以及该有机物是否易于生物降解、对微生物有没有毒害影响是判断碳源种类的重要依据。
目前反硝化补充碳源主要使用的有机物质有：甲醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、乙酸钠、粪便、有机废水等。其中成本、安全和适用性成为选择哪一种碳源的依据。
乙酸钠作为强碱弱酸盐和有机物，微生物可快速降解，价格稍高。但其作为碳源同时还可以作为pH缓冲剂，均有良好的效果。并且在市政污水处理厂使用乙酸钠作为碳源，由于其投加量的限制，并不会产生盐分对微生物的影响，可以放心使用。同理甲酸和乙酸等简单的有机酸均可以作为碳源，只要控制好反硝化系统中的pH即可。
反硝化碳源的投加量应通过物料衡算进行，理论计算可知，每转化1克NO3--N或NO2--N约需要2.6克的BODu。根据原水中NH3-N含量（包括有机氮氨化后的NH3-N量）计算出理论上NH3-N全部硝化成为NO3--N或NO2--N的含量，再加上原水中原有的NO3--N或NO2--N的含量，计算出反硝化所需的BODu总量。
碳源投加控制：
市政污水处理厂进水管网中TN的含量相对稳定，但如果接纳工业废水，由于缺乏调节池的环节，可能会出现进水TN的指标波动，在系统进水流量不变的情况下，需要及时控制碳源投加量的大小。
由于化验室TN检测时间较长，无法满足及时调整的要求，可以采用在线监测的手段，将TN、COD、NH3-N等数据传输给控制系统，系统经过计算自动调整碳源加药泵的流量或调节阀开度，实现碳源自动投加控制。
碳源投加点应在反硝化池前端进行，必须实现投药与进水及回流液充分混合。混合后在阶段曝气和潜水搅拌机的作用下，与反硝化污泥继续充分混合。只有碳源、污水和污泥充分混合的情况下，才能保证反硝化细菌与污染物质充分接触并进行足够时间的反硝化作用，达到最佳的处理效果。
投加点可以设置在进水管道上，也可以设置在反硝化池进水端口，需要注意的是尽量避免短流，并保证反硝化池的充分搅拌。搅拌不应过度，过大的水力搅拌强度会造成水力切削和污泥过度碰撞，造成污泥絮体的物理性解体，并且造成碳源难以吸附在污泥表面上，影响反硝化效率。
碳源投加属于反硝化处理的关键因素之一，其控制直接影响了TN出水是否能达标。不同的碳源物质种类，不同的投加量、投加浓度和投加方式均会影响反硝化系统处理的效率和最终出水TN指标的高低。
在市政污水处理厂的技术管理中，应根据运行场所的实际情况，选择合理的碳源种类、投加量、投加方式等因素，并应结合其他工艺环节的实际情况综合考虑。