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。
甲醇和乙醇分子式簡單，屬于微生物可以快速降解的有機物，可以作為良好的碳源供反硝化細菌使用。但甲醇和乙醇價格較高，增大了市政污水處理廠的運行成本，不利于成本管理。可以利用以甲醇和乙醇為主的工業廢料作為碳源，成本較低，但該工業廢料應考慮碳源濃度和有毒有害雜質的問題。甲醇和乙醇投加還必須注意防火防爆的問題。甲醇和乙醇作為易燃易爆物質，存在較高的危險性，在成品管理，投加動力機械的電機防爆等方面必須嚴格要求和控制，避免出現生產安全事故。另外工業級甲醇和乙醇存在低毒性，投加時操作人員必須注意勞動防護問題。
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。
糞便作為最廉價的碳源，具有較高的效果。但應注意糞便應使用進行過漚肥后的糞便，其中的有機質已腐殖化，否則難以被反硝化細菌快速、高效的利用。糞便中含有較多的有毒有害物質和異種微生物，使用投加應根據廠內生化系統的實際狀況謹慎考慮。糞便投加還存在環境衛生的問題，所以目前糞便作為碳源使用并不廣泛。