城鎮(zhèn)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(dāng)前城鎮(zhèn)污水廠進水有機物濃度普遍偏低，導(dǎo)致城鎮(zhèn)污水氮磷去除困難。城鎮(zhèn)污水廠通常側(cè)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(dāng)前城鎮(zhèn)污水處理的關(guān)鍵問題。
反硝化的生化反應(yīng)屬于一級反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)，故當(dāng)碳源不足時反應(yīng)速率會明顯降低，為了確保在缺氧池內(nèi)有機物和硝酸鹽(包括亞硝酸鹽)的反硝化反應(yīng)能夠進行的徹底，反應(yīng)器的構(gòu)造與參數(shù)比較重要。影響反應(yīng)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(yīng)池內(nèi)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(yīng)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(yīng)池內(nèi)即使沒有高的有機物濃度，也可以確保在反應(yīng)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(yīng)池可以接受較低碳氮比的污水，在缺氧池內(nèi)當(dāng)反硝化完成的時候，有機物濃度已經(jīng)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(dāng)污水流入好氧池的時候因為BOD5濃度已經(jīng)較低，故在好氧池?fù)p耗的碳源非常少，從而降低了系統(tǒng)對碳源的需求。