外部碳源根据其来源可分为两大类：包括甲醇、乙酸、糖类等有机物的传统碳源；工业废水、垃圾渗滤液等有机污水碳源。不同有机物在生化系统中具有不同的代谢途径，导致相应的利用效率具有差异性，碳源来源和经济性也是筛选中重点考虑的因素。有机污水碳源的利用具有地域性和项目特殊性，因此一般市政污水处理厂多选择甲醇、乙酸/乙酸钠或葡萄糖。利用北方4个不同市政污水处理厂的活性污泥进行反硝化速率试验，评价不同污水处理厂污泥对碳源的利用效率，见表2。结果表明，4个不同污水处理厂的活性污泥对不同的碳源表现出不同的反硝化速率，并且具有较大差异，但外加乙酸钠的反硝化效果均是最佳，葡萄糖和甲醇的反硝化效果则视不同污泥来源而异。夏琼琼等的研究也表明乙酸作为反硝化碳源的反应速率高于甲醇、葡萄糖和乙醇，但也有研究表明甲醇作为碳源的反硝化速率和脱氮效果要好于乙酸钠。因此，在进行碳源选择时，应根据实际项目采用上述方法进行试验，最终结合经济效益综合筛选最优碳源。
针对补充外部碳源的二级生化处理脱氮，大部分污水处理厂采用在缺氧池投加的方式。投加量的精准控制是节省成本的重要方向。碳源精确投加系统可以实现电气柜就地控制、远程点动控制和远程自动控制，具有碳源自动化投加和专家库投加等混合投加模式，以流量为前馈、水质仪表参数为反馈的控制模型进行控制。在北京某市政污水处理厂（AAO工艺，规模3万m³/d），采用并联运行的两组生化池，分别用碳源精确投加系统和人工调节操作控制碳源投加，对比TN的处理效果。如图5所示，进水TN浓度波动较大（23.5~57.6 mg/L），由碳源精确投加系统控制碳源投加量的生化池出水TN全部达标（＜15 mg/L），且波动范围与人工投加系列相比较为平稳。由于碳源精确投加系统可根据处理水量及NO-3-N反馈浓度，实时调节外加碳源投加量，并在硝酸盐浓度低于一定值时，停止外加碳源的投加，数据统计周期内，采用碳源精确投加系统的碳源投加量较人工投加量降低32.1%。因此碳源投加的精确化控制对于保证出水TN浓度稳定达标并降低投加量具有较好的实际应用效果。
市政污水普遍存在的低碳源特性使得污水处理厂强化脱氮除磷的难度增加。试验研究和工程实践表明，可以通过原水碳源高效利用和外部碳源筛选及精确投加等两大类技术手段加以解决。在不大幅实施改造与增加投资的前提下，可对传统AAO工艺进行改进，采取增加预缺氧段，实施分段进水并优化控制进水比例，控制好氧池出水DO等措施，在生物脱氮除磷对碳源需求的矛盾中找到最佳平衡点，提高原水碳源利用效率。