NH3-N和氨同時產生，其中25%的氮和19%的磷被微生物吸收合成細胞，通過排泥去除；二級生物處理是去除水中的可溶性有機物，能有效減少汙水中的和，但只能去除10% ~ 20%的氮、磷等營養物質，結果遠達不到二級排放標準。因此，研究和開發適合現有汙水處理廠改造的經濟高效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
汙水生物脫氮的基本原理是在將有機氮轉化為氨氮的基礎上，首先通過好氧段的硝化作用和硝化細菌與亞硝化細菌的協同作用，將氨氮轉化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，即氨氮轉化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。硝態氮在缺氧條件下通過反硝化作用轉化為氮氣，即(反硝化作用)和(反硝化作用)還原為氮氣，溢出水面，釋放到大氣中參與自然氮循環。水中含氮物質大大減少，降低了出水的潛在危險，達到了廢水脫氮的目的。
廢水中氮的去除還包括通過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:氨化是有機氮在氨化細菌的作用下轉化為氨氮。硝化作用在硝化細菌的作用下進壹步轉化為硝態氮。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or的氧化反應中獲取能量。硝化作用的最適溫度在純培養中為25-35℃，在土壤中為30-40℃，最適pH值為堿性。反硝化作用是由反硝化菌(大多是異養兼性厭氧菌，do
生物除磷原理
磷在自然界中以兩種狀態存在:可溶態或顆粒狀。所謂除磷，就是將水中溶解的磷轉化為顆粒磷，從而將磷從水中分離出來。在廢水的生物處理中，在厭氧條件下，聚磷菌的生長受到抑制，其細胞內的聚磷酸鹽被釋放出來供自身生長，同時產生利用廢水中簡單溶解有機基質所需的能量，稱為釋磷。進入好氧環境後，活性完全恢復，在充分利用底物的同時，從廢水中吸收大量溶解的正磷酸鹽，從而完成聚磷過程。去除這些從廢水中大量吸收磷的微生物，就可以達到除磷的目的。
厭氧釋磷過程
在厭氧條件下，多聚磷酸鹽細菌分解體內多聚磷酸鹽產生ATP，用於吸收產酸細菌提供的三種底物進入細胞合成PHB。同時從環境中釋放出來。
好氧磷吸收過程
在有氧條件下，聚磷菌分解體內PHB和外源基質，產生質子驅動力將其由外向內轉運合成ATP和核酸，並將多余部分聚合成細胞儲存:多聚磷酸鹽(異染顆粒)。