污水處理廠反硝化反應是將硝化反應過程中產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成N2的過程。反硝化細菌包括假單胞菌屬，反硝化桿菌屬，螺旋菌數和無色桿菌屬等，是一類化能異氧兼性微生物。在有分子態氧存在時，它們以有機物為底物對其進行氧化分解，并以氧作為最終電子受體，而在缺氧條件下，則利用廢水中各種有機基質作為碳源和電子供體，以NO2--N和NO3--N作為電子受體而進行缺氧呼吸，通過異化和同化作用完成反硝化脫氮過程。同化反硝化最終形成有機氮化合物，成為菌體的組成部分，異化反硝化最終產物是氣態氮。
反硝化過程中，約96%的NO3--N經異化過程還原，約4%經同化過程合成微生物。影響反硝化生物處理的環境因素有碳源、pH、溶解氧和溫度；控制因素有水力攪拌強度、硝化液回流比、污泥濃度、泥齡等。
碳源是有機物，有機物作為電子供體，其本身的分子結構和所含化學鍵能的高低以及該有機物是否易于生物降解、對微生物有沒有毒害影響是判斷碳源種類的重要依據。
目前反硝化補充碳源主要使用的有機物質有：甲醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、乙酸鈉、糞便、有機廢水等。其中成本、安全和適用性成為選擇哪一種碳源的依據。
乙酸鈉作為強堿弱酸鹽和有機物，微生物可快速降解，價格稍高。但其作為碳源同時還可以作為pH緩沖劑，均有良好的效果。并且在市政污水處理廠使用乙酸鈉作為碳源，由于其投加量的限制，并不會產生鹽分對微生物的影響，可以放心使用。同理甲酸和乙酸等簡單的有機酸均可以作為碳源，只要控制好反硝化系統中的pH即可。
反硝化碳源的投加量應通過物料衡算進行，理論計算可知，每轉化1克NO3--N或NO2--N約需要2.6克的BODu。根據原水中NH3-N含量（包括有機氮氨化后的NH3-N量）計算出理論上NH3-N全部硝化成為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，計算出反硝化所需的BODu總量。
碳源投加控制：
市政污水處理廠進水管網中TN的含量相對穩定，但如果接納工業廢水，由于缺乏調節池的環節，可能會出現進水TN的指標波動，在系統進水流量不變的情況下，需要及時控制碳源投加量的大小。
由于化驗室TN檢測時間較長，無法滿足及時調整的要求，可以采用在線監測的手段，將TN、COD、NH3-N等數據傳輸給控制系統，系統經過計算自動調整碳源加藥泵的流量或調節閥開度，實現碳源自動投加控制。
碳源投加點應在反硝化池前端進行，必須實現投藥與進水及回流液充分混合。混合后在階段曝氣和潛水攪拌機的作用下，與反硝化污泥繼續充分混合。只有碳源、污水和污泥充分混合的情況下，才能保證反硝化細菌與污染物質充分接觸并進行足夠時間的反硝化作用，達到最佳的處理效果。
投加點可以設置在進水管道上，也可以設置在反硝化池進水端口，需要注意的是盡量避免短流，并保證反硝化池的充分攪拌。攪拌不應過度，過大的水力攪拌強度會造成水力切削和污泥過度碰撞，造成污泥絮體的物理性解體，并且造成碳源難以吸附在污泥表面上，影響反硝化效率。
碳源投加屬于反硝化處理的關鍵因素之一，其控制直接影響了TN出水是否能達標。不同的碳源物質種類，不同的投加量、投加濃度和投加方式均會影響反硝化系統處理的效率和最終出水TN指標的高低。
在市政污水處理廠的技術管理中，應根據運行場所的實際情況，選擇合理的碳源種類、投加量、投加方式等因素，并應結合其他工藝環節的實際情況綜合考慮。