在污水处理过程中，为了满足反硝化阶段对碳源的需求，常常需要额外投加碳源。在城市污水处理厂，异养反硝化是实现氮素去除的关键步骤，这一过程依赖于反硝化细菌利用有机底物作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。理论上，废水中3:5的碳氮比（C/N）可以支持反硝化细菌的代谢活动，但在实际操作中，由于有机底物的有限性，经常需要添加外部碳源以确保脱氮效率。
在选择外加碳源时，常见的碳源包括甲醇、乙醇、乙酸、醋酸钠和葡萄糖等。这些碳源的分子结构差异影响了它们在反硝化过程中的效果。例如，甲醇和乙酸盐虽然化学性质稳定，但在成本效益、反硝化效率和污泥产量方面存在局限性。甲醇虽然成本较低，但其运输和储存过程中的安全风险较大。乙酸盐虽然反硝化效率高，但成本较高，增加了污水处理厂的经济负担。葡萄糖虽然广泛使用，但其增加的污泥产量会导致额外的处理和处置成本。
近年来的研究表明，混合碳源的使用可能会带来更有效的反硝化性能。甲醇和乙酸盐的混合物在硝酸盐去除率上表现出了优于单一碳源的效果。混合碳源（MCS）的反硝化效率不仅与单个组分相当，而且总反硝化潜力可能超过单个组分的总和。然而，MCS增强反硝化性能的机制尚不清楚。
在实际应用中，污水处理厂也会根据进水的水质特点和脱氮需求，计算并调整C/N比例后再投加碳源，通常将碳源投加在厌氧池或者缺氧池的进水口。在计算碳源投加量时，需要考虑碳源的当量COD价格和实际运行的投加量。不同碳源的组成成分不同，因此在环保上通常以当量COD计算。
在选择外加碳源时，除了考虑其反硝化效果和成本效益外，还需要考虑其是否能够快速被生物降解，以及是否会产生二次污染。目前，甲醇、乙醇、乙酸钠和葡萄糖是应用最为广泛的传统外加碳源。在这些研究中，乙酸被发现在反硝化速率上表现最佳，甲醇、乙醇和葡萄糖次之，麦芽糖的效果最差。以乙酸钠为外加碳源的反硝化速率可达12 mg·(g·h)^-1，比以乙醇为碳源的反硝化速率高出约3 mg·(g·h)^-1。
