碳源在污水處理廠的使用主要分為提供微生物合成菌體繁殖的主要營養、反硝化的電子供體、生物除磷協助聚磷菌釋放。也可以說碳源就是污水廠維持微生物生長最主要的原料之一。
污水處理生化系統需要滿足一定的碳氮磷營養比，其中碳就是污水中的有機物，自然界中也存在很多不能被微生物所降解的有機污染物，在環保領域經常用BOD5和COD的比值來平均污水的可生化性，當BOD5/COD≥0.6評價為易降解有機物。BOD5/COD=0.2~0.4評價為含有難降解有機物，較難被生物處理。
BOD5/COD≤0.2評價為有機物可生化性差，難以被微生物所降解。BOD5/COD≤0.2的污水在處理中往往活性污泥存在負增長，不能維持系統持續處理有機物的生物量，此工況下，往往需要額外補充含碳元素并容易被微生物利用的碳源，作為微生物生長代謝細胞合成的能源。
應用中外補碳源通常分為三大種類：
(1) 糖原：葡萄糖、蔗糖、果糖等；
(2) 醇類：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等；
(3) 酸類：乙酸、乙酸鈉、甲酸鈉、乙酸鉀、檸檬酸等；
去除水中總氮所用的生物脫氮方式（即反硝化），就是把水中硝酸鹽中的氮還原轉化成為氮氣這一過程，反應過程的中間產物為NO2、NO、N2O，氫離子作為反硝化反應中的電子供體，電子供體則是污水中自帶有機物或者外投碳源提供。