生物脱氮除磷的原理是某些细菌交替地处于厌氧与好氧条件下 ,在厌氧时 ,细菌吸收低分子的有机物并以聚β 2羟基丁酸( PHB)等形式在体内储存起来 ,同时将细胞原生质中聚合磷酸盐以正磷酸盐的方式释放出来 ,此时污水中磷的含量升高 ,BOD 的含量降低。然后在好氧条件下 ,细菌将吸收的有机物(PHB)氧化分解,并提供能源 ,同时从污水中吸收大量的磷 ,以聚磷酸盐的形式储存起来 ,其吸收的量大于其释放的量 ,这时污水中的磷含量大大降低 ,通过把剩余污泥排出系统 ,同时将细菌摄入的磷排走从而达到除磷的目的。

       常见的主要工艺：A/O工艺、A2/O工艺、SBR工艺等。

       A/O工艺，这是目前较为简单的一种生物除磷方法 ，原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池中进行混合，这种工艺要求没有硝化反应。一般来说，当厌氧区和好氧区的水力停留时间分别为0.5～1h和1～3h时，便可获得较好的去除磷和去除有机物的效果。由于生物除磷系统主要通过排除剩余污泥去除磷，因此剩余污泥量的多少将决定系统的脱氮效果。一般污泥龄较短的系统产生较多的剩余污泥，可以取得较高的除磷效果。有报道，泥龄为30天时的除磷率为40％；泥龄为17天时除磷率为50％；泥龄为5天时的除磷率可提高到87％。

       磷在水中主要是以磷酸盐和聚磷酸盐和有机磷的形式存在，而且磷不能形成氧化体或者是还原体向大气中放逐，要想从污水中去除磷，简单的方法就是使其沉淀。而在生物除磷的作用下，污水中的大量的磷被微生物吸收，存储在其体内，形成沉淀，排放。这就是剩余污泥的形成的一个原因。生物除磷也就是将污水中的磷元素转移到污泥中的过程。

      生物脱氮除磷的过程中只有一类微生物参与其中，主要的是聚磷菌，聚磷菌的特性就是在体内缺乏磷元素的时候，在好氧的环境之下可以大量的吸收并储存水中的溶解性磷化物。

       因此要想达到好的除磷效果，就首先要使聚磷菌大部分或全部释放体内的磷，以形成一种饥饿的状态。

       在厌氧环境之下，污水中又含有丰富的VFA（挥发性脂肪酸）并且硝态氮的含量又是很低的情况下聚磷菌就会形成优势菌群，在这样的条件下，聚磷菌分解体内的磷化物，形成溶解性磷，并且释放到水中，同时，吸收污水中的VFA合成PHB（能量）储存在体内。

       在这个过程中要保持反应池内是厌氧的环境，并且还要有较低的硝态氮含量以保证VFA首先是被聚磷菌所利用。

       在厌氧池内完成释磷之后，进入到好氧池内，此时在好氧池内聚磷菌虽然不是优势菌群但是由于在厌氧池内合成了大量的PHB在体内，此时，通过分解体内的PHB获得能量，大量吸收污水中的溶解磷化物，并贮存。由于微生物都是附着在絮状污泥上，只需将好氧池内的污泥与水分离沉淀即可除去水中的磷。完成生物除磷。