國內大部分市政污水處理廠采用AAO、氧化溝、SBR等3大類工藝及其變形工藝，主要為生物脫氮除磷方式。反硝化脫氮和生物除磷涉及的微生物大部分是異養細菌，對碳源有競爭，當進水碳源不足時，該矛盾尤其突出。為保證出水達標，通常采用外加碳源的方式提高脫氮除磷效率，增加化學除磷措施保障出水TP達標，兩類藥劑的投加增加了污水處理成本。
因此開發適應低碳源進水的高效低耗脫氮除磷技術具有重要意義。低碳源污水處理可以通過優化工藝參數和控制方式，提升原水碳源的利用效率，從而強化生物脫氮除磷效果并節約運行成本。
當系統原水碳源不足以完成脫氮要求時，需要投加外部碳源。針對外加碳源的優化控制方式包含碳源種類的篩選、投加點位的選擇和投加量精細化等。
傳統工藝的改良
改良型的AAO、氧化溝和SBR工藝，是在傳統工藝的前段增加一段預缺氧區（SBR工藝是在時間順序上增加一段缺氧反應時間），主要目的是將外回流帶來的NO-3-N在此區域進行反硝化，為后段的厭氧釋磷創造更好的厭氧環境；同時預缺氧段進水中的原水有機物進行一定程度的水解后，更容易被聚磷菌利用。同時，增加預缺氧區，原水在碳源分配上將具有更多的選擇性，有利于污水處理廠在運行時摸索出最佳的碳源分配方式，將原水碳源利用最優化。