在傳統的污水生物脫氮除磷工藝中，反硝化菌和聚磷菌均為異養菌，其生長需要足夠的碳源。我國典型城市污水屬于低碳源污水(其中COD/TN<5，COD/TP<25)，通常需要通過外加碳源以滿足脫氮除磷的需要。污水處理廠常用面粉、葡萄糖、乙酸鈉、甲醇、乙酸等作為外加碳源用于提高脫氮除磷效果，但上述方法將導致污水處理廠運行費用的增加。同時傳統的污水生物處理工藝中，二沉池產生的污泥量大，且污泥中含有大量未被分解的有機物。而污泥處理一般是通過壓縮脫水后填埋或焚燒來解決，但無論采用填埋還是焚燒，污泥中大量未被分解的有機物都是未經利用就直接消滅，造成很大的能源浪費。
如果需要實現污泥生物減量，現有技術一般采用厭氧發酵工藝對產生的污泥進行處理。但厭氧發酵工藝需要的停留時間長、池體需密閉、需配套攪拌設備和三相分離器。而且厭氧發酵產生的甲烷存在爆炸風險，對各項指標控制要求更為嚴格，一旦控制不當會導致反應效果不佳或需清罐重新培養。如果能將污水處理廠產生的污泥中的未被利用的有機物提取出來，并作為碳源直接投入污水生物處理過程中，則能夠降低碳源加入量和污泥處置費用。
然而，現有的污泥水解制碳源的工藝中常采用初沉池污泥作為水解原料，但初沉污泥產量具有一定的不穩定性，碳源轉化率相對較低。并且目前污泥水解工藝中，一般不考慮磷的富集對整個系統的影響，因此也一般不設置磷的去除功能。但隨著反應時間的積累，磷會出現積累富集的現象。而生物去除磷的過程會導致碳源的消耗，同時對氮的去除也會造成負面影響，進而影響出水指標的穩定性。