改善污泥性质污水处理过程产生的污泥是一种有机 - 无机复合物，里面含有大量的有机物质和微生物。适量的碳源投加有利于为污泥中的好氧微生物提供营养物质，促进它们的繁殖和代谢活动。首先，在污泥处理方面，这有助于提高污泥的稳定性。稳定的污泥不易发生腐化，对于后续的污泥处理过程至关重要。例如，污泥在储存过程中，如果稳定性不佳，就容易产生臭气，滋生有害病菌等问题。其次，碳源的投加对污泥的脱水性能也有改善作用。污泥脱水性能改善后，可以减少污泥的体积，降低污泥后续处理的成本。例如，某工业污水厂在污泥处理过程中，发现投加一定量的特定碳源后，污泥的含水率明显降低，在污泥压滤过程中，泥饼的形成更快更紧实，这使得污泥的处理量得以减少，也减少了污泥处置过程中的运输成本和填埋占用空间。

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。