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。

许多污水中的有机污染物成分复杂，部分有机物质难以被微生物直接利用。添加合适的碳源能够优化污水中有机物的组成结构，使得污水更易于被微生物进行生物降解，即提高污水的可生化性。可生化性提高后，细菌、附近真菌等微生物更易将污水中的有机污染物代谢分解为无害或低害的物质，如简单的无机化合物和二氧化碳，从而降低污水中的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等污染指标，更好地达到污水排放的标准要求。?在生物除磷工艺中，碳源也至关重要。在厌氧和好氧交替的环境下，聚磷菌在厌氧阶段释磷时需要利用碳源合成细胞内的储能物质；在好氧阶段，聚磷菌又利用储存的能量超量摄取磷。如果碳源不足，聚磷菌无法正常进行这样的代谢过程，会导致除磷效果大打折扣。而适当地添加碳源能够保障聚磷菌的正常代谢，从而增强生物除磷的效果。