国外自20世纪60年代起就对污水处理技术中脱氮除磷的物理处理方法进行了系统的研究。 结果表明，物理法的缺点是化学品消耗大、污泥量大、运行成本高。 因此，一般不推荐建设城市污水处理厂。 20世纪70年代以来，国外污水处理专家开始研究并逐步采用活性污泥法进行生物脱氮除磷。 我国于20世纪80年代开始研究生物脱氮除磷技术，并于80年代后期逐步实现产业化进程。 目前常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。
生物反硝化原理
生物反硝化是根据自然氮循环原理，通过人工方法控制的。 首先，污水中的含氮有机物转化为氨氮，然后在有氧条件下，被硝化细菌转化为硝态氮。 这个阶段称为好氧硝化。 随后，在缺氧条件下，反硝化细菌发挥作用，外部碳源提供能量，将硝态氮转化为氮气并逸出。 这个阶段称为缺氧反硝化。 整个生物反硝化过程是氮的分解和还原反应，反应能量从有机物中获取。 在硝化和反硝化过程中，影响反硝化效率的因素有温度、溶解氧、pH值和碳源。 在生物反硝化系统中，硝化细菌生长缓慢，因此必须有足够的泥龄。 。 反硝化细菌的生长主要发生在缺氧条件下，必须有充足的碳源提供能量，以促进反硝化的顺利进行。
可见，生物反硝化系统中硝化反硝化反应需要满足以下条件：
硝化阶段：溶解氧充足，DO值在2mg/L以上，温度适宜，最好20℃，不低于10℃，泥龄足够长，PH条件适宜。
反硝化阶段：有硝酸盐存在，缺氧条件下DO值在0.2mg/L左右，碳源（能量）充足，PH条件适宜。
生物除磷原理
磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和-）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中。 生物除磷是利用聚磷细菌在无氧状态下释放磷，在有氧状态下从外界释放磷。 它吸收磷并以聚合形式储存在体内，形成高磷污泥并排出系统，达到废水除磷的效果。
生物除磷主要通过排放剩余污泥来除磷。 因此，剩余污泥量的多少会影响除磷效果。 一般来说，泥龄较短的系统产生的剩余污泥较多，可以达到较高的效果。 除磷效果。 据悉，当泥龄为30天时，除磷率为40%，当泥龄为17天时，除磷率为50%，当泥龄降低到5天时，除磷率达到50%。率达到87%。
大量实验观察数据完全证实，在卧式除磷工艺中，厌氧释放磷的活性污泥在好氧状态下具有很强的吸磷能力。 也就是说，厌氧释磷是好氧吸磷除磷的前提，但并非所有厌氧释磷都能增强污泥的好氧吸磷能力。 磷的厌氧释放可分为有效释放和无效释放两部分。 有效释放是指磷释放时，有机物被细胞吸收并储存在细胞内。 即磷的释放是有机物吸收与转化耗能过程的耦合过程。 无效释放并不伴随有机物的吸收和储存。 内源性损失、pH值变化以及毒性作用引起的磷释放均属于无效释放。
在除磷系统的厌氧区，含有聚磷菌的剩余污泥与污水混合后，在初始阶段发生磷的有效释放。 随着时间的推移，污水中易降解的有机物被消耗后，虽然吸收和储存有机物的过程已基本停止，但微生物仍会继续分解多磷并释放出分解产物（磷），以维持基本生命活动。 虽然此时释放的磷总量不断增加，但单位释放磷量产生的磷吸收能力随着无效释放量的增加而降低。 一般来说，污水污泥混合物经过2小时的厌氧处理后，磷的释放量很小。 在有效释放过程中，磷的释放量与有机物转化量之间存在良好的相关性。 释氧可以大大提高污泥的好氧吸磷能力。 厌氧条件下每释放1mgP，有氧条件下可吸收2.0~2.24mgP。 随着厌氧时间的增加，无效释放逐渐增加，厌氧平均释放量为1mgP，因此产生的好氧吸磷能力降低至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。 因此，生物除磷并不意味着厌氧时间越长越好。 同时，运行管理中应避免PH的影响。 否则，除磷能力将大大降低甚至完全丧失。 这主要是因为当PH降低时，细胞的结构和功能会受到破坏，细胞内的多聚磷酸盐在酸性条件下发生水解，导致磷的快速释放。
生物除磷是污水中的聚磷细菌在厌氧环境下受到抑制，并有足够的营养在体内释放磷酸盐，产生能量吸收并快速降解有机物，并将其转化为PHB（聚β烃丁酸） 。 ）存储。 当这些积磷细菌进入有氧条件时，它们利用体内储存的PHB产生能量，用于细胞合成和过量的磷摄取，形成高磷浓度污泥，与剩余的一起排出系统。污泥，从而达到除磷的目的。 目的。 生物除磷的优点是不增加剩余污泥量，处理成本低。 缺点是不能阻止剩余污泥中磷的再次释放，且对污泥处理工艺的选择有一定的限制。 在厌氧阶段，释放1毫克磷，吸收储存的有机物。 有氧分解后产生的能量用于细胞合成和增殖，可吸收磷2~2.4毫克。 因此，磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量。 有机物与磷的比例越大，除磷效果越好。 一般活性污泥法中，剩余污泥中磷含量为1.5~2%。 采用生物除磷工艺剩余活性污泥中的磷含量可达到传统活性污泥工艺的2~3倍。 设计中常采用2~4%。
生物除磷工艺的前提是积磷细菌必须在厌氧条件下占优势生长，然后进入好氧阶段以增加磷的吸收。 因此，污水处理工艺必须在曝气池前段设置厌氧段，控制污泥中的糖含量。 生物除磷工艺可将磷去除至出水磷含量小于1.0mg/L； 辅以化学除磷，可保证出水磷浓度不高于0.5mg/L。 这种污水处理方法也是现在的水处理项目。 最常用的手段。