根據微生物生長所需碳源的不同，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，它們需要利用有機碳源進行反硝化.。在反硝化過程中有機碳源主要用于異化硝酸鹽還原、同化合成細胞、脫氮或轉化成細胞貯藏碳源，同時異養反硝化細菌生長過程中也需要大量的有機碳源為其提供能量和營養物質.在生物反硝化過程中，碳源對反硝化過程中的脫氮能力與效率起著決定性作用。

其中，反硝化菌在缺氧的條件下以碳源為電子供體，硝態氮為電子受體，將亞硝酸氮和硝酸氮還原成氮氣，從而達到去除氮污染物.當反硝化過程中碳源供應不足時，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會利用自身的原生質進行內源反硝化，最終減少細菌的細胞質。

此外，在污水中常常伴有磷，磷的生物去除是通過聚磷菌完成的，聚磷菌會與反硝化菌爭奪碳源，由此加劇原水碳源不足的矛盾，因此，投加外碳源是保證反硝化細菌正常生命活動，促進污水氮磷去除效果的有效手段。

因不同碳源分子結構各不相同，其作為外加碳源去除污水中氮磷的效果也有一定差異. 但在反硝化過程中，能夠快速被生物降解、不會產生二次污染的碳源是反硝化過程中電子供體的最佳選擇.目前主要研究的外加碳源有: 傳統外加碳源(甲醇、乙醇，乙酸鈉，葡萄糖) 、廢棄物作為外加碳源、污泥作為外加碳源等。