氮和磷是生物的重要營養源，隨著化肥、洗滌劑和農藥普遍使用，天然水體中氮、磷含量急劇增加，水體中藍藻、綠藻大量繁殖，水體缺氧并產生毒素，使水質惡化，對水生生物和人體健康產生很大的危害。然而,我國現有的城市污水處理廠主要集中于有機物的去除，污（廢）水一級處理只是除去水中的沙礫及懸浮固體；在好氧生物處理中，生活污水經生物降解，大部分的可溶性含碳有機物被去除。

同時產生NH3-N 、  和和，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成細胞，通過排泥得到去除；二級生物處理則是去除水中的可溶性有機物，能有效地降低污水中的 和 ,但對N、P等營養物只能去除10%～20%,其結果遠不能達到二級排放標準。因此研究開發經濟、高效的,適于現有污水處理廠改造的脫氮除磷工藝顯得尤為重要。

生物脫氮除磷機理

生物脫氮機理

污水生物脫氮的基本原理就是在將有機氮轉化為氨態氮的基礎上，先利用好氧段經硝化作用，由硝化細菌和亞硝化細菌的協同作用，將氨氮通過硝化作用轉化為亞硝態氮、硝態氮，即，將 轉化為 和 。在缺氧條件下通過反硝化作用將硝氮轉化為氮氣，即，將 （經反亞硝化）和 （經反硝化）還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環。水中含氮物質大量減少，降低出水的潛在危險性，達到從廢水中脫氮的目的。

○1硝化——短程硝化：

硝化——全程硝化（亞硝化+硝化）：  

 
 
○2反硝化——反硝化脫氮：

反硝化——厭氧氨氧化脫氮：  

 
 
反硝化——厭氧氨反硫化脫氮：

廢水中氮的去除還包括靠微生物的同化作用將氮轉化為細胞原生質成分。主要過程如下：氨化作用是有機氮在氨化菌的作用下轉化為氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下進一步轉化為硝酸鹽氮。其中亞硝酸菌和硝酸菌為好氧自養菌，以無機碳化合物為碳源，從 或 的氧化反應中獲取能量。其中硝化的最佳溫度在純培養中為25-35℃，在土壤中為30-40℃，最佳pH值偏堿性。反硝化作用是反硝化菌（大多數是異養型兼性厭氧菌，DO<0.5mg/L）在缺氧的條件下，以硝酸鹽氮為電子受體，以有機物為電子供體進行厭氧呼吸，將硝酸鹽氮還原為N2或NO2-同時降解有機物。

生物除磷原理

磷在自然界以2種狀態存在：可溶態或顆粒態。所謂的除磷就是把水中溶解性磷轉化為顆粒性磷，達到磷水分離。廢水在生物處理中,在厭氧條件下,聚磷菌的生長受到抑制,為了自身的生長便釋放出其細胞中的聚磷酸鹽,同時產生利用廢水中簡單的溶解性有機基質所需的能量,稱該過程為磷的釋放。進入好氧環境后,活力得到充分恢復,在充分利用基質的同時,從廢水中攝取大量溶解態的正磷酸鹽,從而完成聚磷的過程。將這些攝取大量磷的微生物從廢水中去除,即可達到除磷的目的。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

厭氧釋放磷的過程

聚磷菌在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽產生ATP，利用ATP以主動運輸方式吸收產酸菌提供的三類基質進入細胞內合成PHB。與此同時釋放出于環境中。

好氧吸磷過程

聚磷菌在好氧條件下，分解機體內的PHB和外源基質，產生質子驅動力將體外的輸送到體內合成ATP和核酸，將過剩的聚合成細胞貯存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）。