城鎮污水處理過程中，去除總氮和總磷分別需要滿足一定的有機物量，由于當前城鎮污水廠進水有機物濃度普遍偏低，導致城鎮污水氮磷去除困難。城鎮污水廠通常側重于將總氮去除，而總磷的去除一定程度上可以通過加藥來完成，對于低碳氮比的污水如何提高總氮去除率是當前城鎮污水處理的關鍵問題。

反硝化的生化反應屬于一級反應動力學性質，故當碳源不足時反應速率會明顯降低，為了確保在缺氧池內有機物和硝酸鹽(包括亞硝酸鹽)的反硝化反應能夠進行的徹底，反應器的構造與參數比較重要。影響反應速率的主要因素是微生物濃度、底物濃度(這里指BOD5和硝酸鹽)和溫度，在微生物濃度和溫度均一定的情況下將取決于底物濃度。也就是說在缺氧反應池內除了需要高的污泥濃度外，還需要有一定量的有機物和硝酸鹽，反硝化反應速率才會比較快。

增加污泥濃度和水力停留時間的方式，這樣在缺氧反應池內即使沒有高的有機物濃度，也可以確保在反應池的末端，硝酸鹽氮幾乎徹底去除，且能夠維持出水較低的BOD5濃度。對于推流式的缺氧反應池可以接受較低碳氮比的污水，在缺氧池內當反硝化完成的時候，有機物濃度已經很低，故碳源主要被反硝化過程(形成剩余污泥和有氧呼吸仍不可避免需要額外消耗碳源)利用。這樣當污水流入好氧池的時候因為BOD5濃度已經較低，故在好氧池損耗的碳源非常少，從而降低了系統對碳源的需求。