外部碳源根據其來源可分為兩大類：包括甲醇、乙酸、糖類等有機物的傳統碳源；工業廢水、垃圾滲濾液等有機污水碳源。不同有機物在生化系統中具有不同的代謝途徑，導致相應的利用效率具有差異性，碳源來源和經濟性也是篩選中重點考慮的因素。有機污水碳源的利用具有地域性和項目特殊性，因此一般市政污水處理廠多選擇甲醇、乙酸/乙酸鈉或葡萄糖。利用北方4個不同市政污水處理廠的活性污泥進行反硝化速率試驗，評價不同污水處理廠污泥對碳源的利用效率，見表2。結果表明，4個不同污水處理廠的活性污泥對不同的碳源表現出不同的反硝化速率，并且具有較大差異，但外加乙酸鈉的反硝化效果均是最佳，葡萄糖和甲醇的反硝化效果則視不同污泥來源而異。夏瓊瓊等的研究也表明乙酸作為反硝化碳源的反應速率高于甲醇、葡萄糖和乙醇，但也有研究表明甲醇作為碳源的反硝化速率和脫氮效果要好于乙酸鈉。因此，在進行碳源選擇時，應根據實際項目采用上述方法進行試驗，最終結合經濟效益綜合篩選最優碳源。
針對補充外部碳源的二級生化處理脫氮，大部分污水處理廠采用在缺氧池投加的方式。投加量的精準控制是節省成本的重要方向。碳源精確投加系統可以實現電氣柜就地控制、遠程點動控制和遠程自動控制，具有碳源自動化投加和專家庫投加等混合投加模式，以流量為前饋、水質儀表參數為反饋的控制模型進行控制。在北京某市政污水處理廠（AAO工藝，規模3萬m³/d），采用并聯運行的兩組生化池，分別用碳源精確投加系統和人工調節操作控制碳源投加，對比TN的處理效果。如圖5所示，進水TN濃度波動較大（23.5~57.6 mg/L），由碳源精確投加系統控制碳源投加量的生化池出水TN全部達標（＜15 mg/L），且波動范圍與人工投加系列相比較為平穩。由于碳源精確投加系統可根據處理水量及NO-3-N反饋濃度，實時調節外加碳源投加量，并在硝酸鹽濃度低于一定值時，停止外加碳源的投加，數據統計周期內，采用碳源精確投加系統的碳源投加量較人工投加量降低32.1%。因此碳源投加的精確化控制對于保證出水TN濃度穩定達標并降低投加量具有較好的實際應用效果。
市政污水普遍存在的低碳源特性使得污水處理廠強化脫氮除磷的難度增加。試驗研究和工程實踐表明，可以通過原水碳源高效利用和外部碳源篩選及精確投加等兩大類技術手段加以解決。在不大幅實施改造與增加投資的前提下，可對傳統AAO工藝進行改進，采取增加預缺氧段，實施分段進水并優化控制進水比例，控制好氧池出水DO等措施，在生物脫氮除磷對碳源需求的矛盾中找到最佳平衡點，提高原水碳源利用效率。