在汙水生物處理過程中，脫氮除磷的基本原理主要是：
在好氧條件下通過硝化反應先將水中的氨氮氧化為硝酸鹽，然後通過缺氧條件下的反硝化反應將硝酸鹽異化還原成氣態氮並從水中去除。而且由此原理發展起來的生物脫氮工藝大多是將缺氧區和好氧區分開，形成分級硝化和反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨立進行。
汙水的生物處理中除磷主要通過厭氧段和好氧段之間的交替操作，利用活性汙泥的超量吸磷特性，使細胞含磷量相當高的細菌群體能夠在處理係統的基質競爭中取得優勢，剩餘汙泥中的含磷量可達3%-7%，因進入剩餘汙泥的總磷量增大，所以處理後出水中的磷濃度降低較為明顯。
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