本实用新型提供了一种基于碳源补充剂的高效脱氮污水处理系统，属于污水处理技术领域。基于碳源补充剂的高效脱氮污水处理系统，包括依次通过单向阀连通管连接的预缺氧池、厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池；厌氧池的顶部设有氮气进入管道和排气管道；缺氧池和好氧池的顶部均设有空气进入管道；缺氧池的顶部还设有排气管道；原水箱，原水箱的出水端通过管道连通所述厌氧池的进水端。本实用新型的基于碳源补充剂的高效脱氮污水处理系统，通过在原水箱中加入不同的补充剂，然后依次通过厌氧池、缺氧池和好氧池，并在厌氧池中设置氮气通入管道和排气管，在缺氧池中和好氧池中设置空气进入管道，从而实现快速厌氧反应和脱氮的目的，且脱氮效果显著，在污水处理技术领域，具有推广应用价值。