国内大部分市政污水处理厂采用AAO、氧化沟、SBR等3大类工艺及其变形工艺，主要为生物脱氮除磷方式。反硝化脱氮和生物除磷涉及的微生物大部分是异养细菌，对碳源有竞争，当进水碳源不足时，该矛盾尤其突出。为保证出水达标，通常采用外加碳源的方式提高脱氮除磷效率，增加化学除磷措施保障出水TP达标，两类药剂的投加增加了污水处理成本。
因此开发适应低碳源进水的高效低耗脱氮除磷技术具有重要意义。低碳源污水处理可以通过优化工艺参数和控制方式，提升原水碳源的利用效率，从而强化生物脱氮除磷效果并节约运行成本。
当系统原水碳源不足以完成脱氮要求时，需要投加外部碳源。针对外加碳源的优化控制方式包含碳源种类的筛选、投加点位的选择和投加量精细化等。
传统工艺的改良
改良型的AAO、氧化沟和SBR工艺，是在传统工艺的前段增加一段预缺氧区（SBR工艺是在时间顺序上增加一段缺氧反应时间），主要目的是将外回流带来的NO-3-N在此区域进行反硝化，为后段的厌氧释磷创造更好的厌氧环境；同时预缺氧段进水中的原水有机物进行一定程度的水解后，更容易被聚磷菌利用。同时，增加预缺氧区，原水在碳源分配上将具有更多的选择性，有利于污水处理厂在运行时摸索出最佳的碳源分配方式，将原水碳源利用最优化。