在生物脱氮过程中，涉及到氨化反应、硝化反应、反硝化反应三个阶段，废水中的氨氮首先必须被硝化菌硝化，转化成亚硝酸盐和硝酸盐，然后在反硝化菌的作用下发生反硝化作用，硝酸盐将被作为细胞呼吸过程中氧化简单碳水化合物的供氧体，被反硝化细菌还原为氮气排入大气中。
反硝化细菌可以分为自养反硝化细菌和异养反硝化细菌，其中大部分反硝化细菌为异养反硝化细菌，需要利用有机碳源进行反硝化。因此，以去除硝酸盐为目标的反硝化过程必须要有易生物降解的碳源存在，一般的比例是c:n=4:1-5:1之间，才能实现反硝化脱氮的作用。
那么当原污水中的碳源不足以支撑反硝化菌的消耗时，也就是反硝化过程中碳源供应不足时，就会使反硝化速度降低，这是因为当有机碳供应不足时，反硝化细菌就会利用自身的原生质进行内源反硝化作用，减少反硝化细菌的活性和数量，导致反硝化作用减弱甚至停止。
所以当进水溶解性有机物不足而脱氮要求很高时，则需要通过补充化学物质以提供反硝化过程所需要的碳源。