反硝化碳源主要包括系統碳源（也叫內碳源）和外加碳源兩大類。在城鎮污水處理廠中，由于污水中的系統碳源濃度較低，加之現有工藝尚未充分發揮系統碳源的內在價值，通常需采取外加碳源的方式來解決碳源不足導致的污水處理中總氮去除率偏低的難題。
反硝化細菌可以分為自養反硝化細菌和異養反硝化細菌，其中大部分反硝化細菌為異養反硝化細菌，需要利用有機碳源進行反硝化。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，一般的比例是C:N=4:1-5:1之間，才能實現反硝化脫氮的作用。
那么當原污水中的碳源不足以支撐反硝化菌的消耗時，也就是反硝化過程中碳源供應不足時，就會使反硝化速度降低，這是因為當有機碳供應不足時，反硝化細菌就會利用自身的原生質進行內源反硝化作用，減少反硝化細菌的活性和數量，導致反硝化作用減弱甚至停止。
所以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，投加位置在厭氧池或者缺氧池的進水口。