生物法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BOD的含量降低，磷的含量升高。在好氧条件下，细菌将吸收的有机物氧化分解，并提供能源，同时以聚磷酸盐的形式储存起来，从污水中吸收大量的磷，其吸收的量大于其释放的量，这时通过把剩余污泥排出系统，污水中的磷含量大大降低，同时将细菌摄入的磷排走从而达到除磷的目的。
A/O工艺要求没有硝化反应，是现阶段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。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。其中，序批式活性污泥法是将曝气池与沉淀池合二为一即生化反应与泥水分离在同一反应池中进行，污水分批次进入反应池，然后按顺序进行反应、沉淀，是在排出上清液和闲置过程完成一个操作周期的污水生物处理法。
2、化学除磷工艺
化学除磷工艺可按化学药剂的投加地点来分类，实际中常采用的有：前置除磷、同步除磷和后置除磷。
2.1 前置除磷工艺
前置除磷工艺的特点是化学药剂投加在沉砂池中、初沉池的进水渠(管)中、或者文丘里渠(利用涡流)中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物(大块状的絮凝体)在初沉池中通过沉淀被分离。如果生物段采用的是生物滤池，则不允许使用铁盐药剂，以防止对填料产生危害(产生黄锈)。前置除磷工艺由于仅在现有工艺前端增加化学除磷措施，比较适合于现有污水处理厂的改建，通过这一工艺步骤不仅可以除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的化学药剂主要是石灰和金属盐药剂。前置除磷后控制剩余磷酸盐的含量为1.5到2.5mg/L，完全能满足后续生物处理对磷的需要。
2.2 同步除磷工艺
同步除磷工艺是现阶段使用广泛的化学除磷工艺，在国外约占所有化学除磷工艺的百分之五十。其工艺是将化学除磷剂投加在曝气池出水或二沉池进水中，个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠中。现阶段，虽然相关单位已确定对于活性污泥法工艺和生物转盘工艺可采用同步化学除磷方法，但对于生物滤池工艺能否将药剂投加在二次沉淀池进水中尚值得探讨。
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