在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將NO2--N和NO3--N還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機底物(碳源)。

在生物反硝化過程中，不僅可使NO3--N、NO2--N被還原，而且還可位有機物氧化分解。

影響反硝化的主要因素：(1)溫度 溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20～40℃為宜。苦在氣溫過低的冬季，可采取增加污泥停留時間、降低負荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH值 反硝化過程的pH值控制在7.0～8.0；(3)溶解氧 氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應器內溶解氧應控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有機碳源 當廢水中含足夠的有機碳源，BOD5/TN＞(3～5)時，可無需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低于這個比值時，就需另外投加有機碳。

外加碳源有乙酸鈉（醋酸鈉）、復合碳源等，復合碳源是以多種有機物質為原料，經過發酵和特種酶水解技術生產的一種新型碳源產品。

復合碳源具有少量投加，易被微生物吸收利用，減少有機污泥產量，提高污泥活性的特點。它是污水生化系統啟動調試或縮短恢復時間的必要碳源產品，同時也是傳統脫氮、氯酸鹽去除工藝的碳源佳選。