污水處理廠污水排放標準和再生水利用水質標準均對污水處理廠出水的氮磷含量有嚴格要求。

生物脫氮需要完成硝化和反硝化兩個過程。廢水中的氨氮首先必須被硝化或轉化成亞硝酸鹽和硝酸鹽， 然后在反硝化過程中， 硝酸鹽將被作為細胞呼吸過程中氧化簡單碳化合物的供氧體被還原成氮氣。因此， 以去除硝酸鹽為目標的反硝化過程必須要有易生物降解的碳源存在。其來源包括進水中溶解性BOD、內源反硝化過程中細胞的腐爛物和各類上清液回流等。當進水溶解性有機物不足而脫氮要求很高時， 則需要通過補充化學物質以提供反硝化過程所需要的碳源。

反硝化所用的人工碳源有甲醇、乙醇、變性乙醇、醋酸及醋酸鈉等純化學藥劑， 或者是工業生產過程中的廢糖、糖蜜和廢醋酸溶液等。其中甲醇被證明是最合適的碳源，但是甲醇屬于危險品， 需要其它碳源來代替，比如醋酸鈉和復合碳源。

如果污水廠采用四階段或五階段活性污泥工藝， 在后續的缺氧段（第二缺氧段） 投加碳源可以獲得比內源呼吸更高的反硝化速率， 能進一步去除硝酸鹽； 對于三級反硝化系統， 如反硝化濾池、反硝化好氧生物濾池等， 則補充碳源對于系統的運行非常重要。