反硝化菌利用碳源作为电子供体，NO-和NO-作为电子受体，将 NO-、NO-还原成氮气，达到脱氮的效果。当有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无氧情况时，反硝化菌利用硝态氮和亚硝态氮作为能量的电子受体，O2-作为受氢体生成 HO和 OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。
硝化、反硝化过程对有机物的存在是矛盾的：自养硝化菌适宜在低碳源环境下生存，在大量有机物存在时，对氧气和营养物质的竞争不如好氧异养菌，致使反应器内异养菌成为优势菌种；而反硝化反应需要有机碳源作为电子供体完成脱氮过程。
外加碳源易被微生物降解，易被反硝化菌利用，不存在残留物对后续出水达标造成不利影响的间题；
