在污水处理方面的作用调节污水碳氮比（C/N）促进脱氮反应：在生化法脱氮工艺中，污水中的C/N比对于总氮去除效率影响很大。当C/N比不合适（通常是C/N过小，即碳源不足）时，添加碳源能重新将C/N调整到合适范围，对于提高生化处理系统中反硝化菌的活性、进而污水的脱氮效率至关重要。因为反硝化菌需要以碳源作为底物来进行反硝化作用，将硝酸盐氮还原为氮气逸出水体从而去除总氮。不同的碳源对反硝化效率影响也有所不同，如甲醇作为外碳源用于污水处理时，当甲醇充足时，反硝化速率较快；乙酸钠由于是小分子有机酸盐，反硝化菌易于利用，在合适的碳氮比（比如碳氮比4.6时）下能达到稳定的脱氮效果；生物质碳源因为主要组分易于被微生物利用，也有助于污水的脱氮过程。提高污泥活性、同城处理效果：碳源可以维持和提高污泥活性，进而整个污水处理系统对污水中各类污染物的去除效果。例如在活性污泥法处理污水过程中，污泥中含有大量的微生物，这些微生物需要碳源来生长和繁殖，如果污水中的碳源不足，污泥中的微生物活性降低，分解污染物的能力相应下降，而补充合适的碳源能够恢复甚至提高污泥对污染物的去除能力，使污水的处理更加，像是在去除污水中的有机物、磷元素等方面都会有正向影响。

促进好氧生物处理,在好氧生物处理过程中，好氧微生物会氧化分解有机物，并且在这个过程中释放能量。碳源的投加能够满足好氧生物对碳和能量的需求，从而促使好氧微生物大量生长和繁殖。例如在活性污泥法处理污水的工艺中，适量增加碳源，可以提高好氧菌群对污水中有机物的分解速度。好氧微生物可以将污水中的有机物，如糖类、当地蛋白质和脂肪等分解为二氧化碳和水。举例来说，在城市污水处理厂中，通过向曝气池中投加合适的碳源，可以使活性污泥中的微生物更快地分解污水中的有机污染物，从而加快废水的处理速度，有效提高处理效率，使污水中的生化需氧量（BOD）等污染物指标迅速降低。