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生物除磷的基本原理是利用一种被称为聚磷菌(也称为除磷菌、磷细菌等)的细菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内的聚合磷酸盐(该过程称为厌氧释磷);而在好氧条件下又能超过其需要从水中吸收磷(该过程称为好氧吸磷)，并将其转化为细胞体内的聚合磷酸盐，从而形成富含磷的生物污泥，通过沉淀从系统中排出这种富磷污泥，达到从废水中除磷的效果。
1.在厌氧区内的释磷过程。在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌通过发酵作用将溶解性BOD转化为挥发性有机酸(VFA)，聚磷菌吸收VFA并进入细胞内，同化合成为胞内碳源的储存物—聚-β-羟基丁酸盐(PHB)，所需的能量来源于聚磷菌将其细胞内的有机态磷转化为无机态磷的反应，并导致磷酸盐的释放。
2.在好氧区内的吸磷过程。聚磷菌的活力得到恢复并以聚磷的形态储存超出生长需要的磷量，通过对PHB的氧化代谢产生能量用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式储存起来，磷酸盐从液相去除。产生的高磷污泥通过剩余污泥的形式得到排放，从而将磷从系统中去除。 生物除磷的影响因素
1.溶解氧。
溶解氧的影响包括两个方面。首先必须在厌氧区中控制严格的厌氧条件，这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成PHB的能力。由于DO的存在，一方面DO将作为终电子受体而抑制厌氧菌的发酵产酸作用，妨碍磷的释放;另一方面会耗尽能快速降解的有机基质，从而减少聚磷菌所需的脂肪酸产生量，造成生物除磷效果差。其次是在好氧区中要供给足够的溶解氧，以满足聚磷菌对其储存的PHB进行降解，释放足够的能量供其过量摄磷之需，有效地吸收废水中的磷。一般厌氧段的DO应严格控制在0.2mg/L以下，而好氧段的溶解氧控制在2.0mg/L左右。
2.厌氧区硝态氮。
硝态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，其存在同样也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面，硝态氮的存在会被部分生物聚磷菌(气单胞菌)利用作为电子受体进行反硝化，进而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸，从而抑制了聚磷菌的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力。
3.温度。
温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显，因为在高温、中温、低温条件下，不同的菌群都具有生物脱磷的能力，但低温运行时厌氧区的停留时间要更长一些，以保证发酵作用的完成及基质的吸收。在5～30°C的范围内，都可以得到很好的除磷效果。
4.pH值。
pH值在6～8的范围内时，磷的厌氧释放过程比较稳定。pH值低于6.5时生物除磷的效果会大大降低。
5.BOD负荷和有机物性质。
废水生物除磷工艺中，厌氧段有机基质的种类、含量及其与微生物营养物质的比值(BOD5/TP)是影响除磷效果的重要因素。不同的有机物为基质时，磷的厌氧释放和好氧摄取是不同的。
根据生物除磷原理，相对分子质量较小的易降解的有机物(如低级脂肪酸类物质)易于被聚磷菌利用，将其体内储存的多聚磷酸盐分解释放出磷，诱导磷释放的能力较强，而高分子难降解的有机物诱导释磷的能力较弱。厌氧阶段磷的释放越充分，好氧阶段磷的摄取量就越大。
另一方面，聚磷菌在厌氧段释放磷所产生的能量，主要用于其吸收进水中低分子有机基质合成PHB储存在体内，以作为其在厌氧条件压抑环境下生存的基础。因此，进水中是否含有足够的有机基质提供给聚磷菌合成PHB，是关系到聚磷菌在厌氧条件下能否顺利生存的重要因素。
一般认为，进水中BOD5/TP要大于15才能保证聚磷菌有足够的基质需求而获得良好的除磷效果。为此，有时可以采用部分进水和省去初次沉淀池的方法来获得除磷所需的BOD负荷。 生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种浸没曝气式生物滤池，曝气池与生物滤池相结合产生的综合性污水处理工艺，它的优点是抗冲击的能力强，容积负荷高。生物接触氧化法的供氧十分充足，使膜的更新速度变快，提高了生物膜的活性，增强其抗冲击能力，减少污染，降低机械的耗损，但是生物接触氧化法的滤料要经常的管理，避免发生堵塞。
生物滤池法
生物滤池法的基本流程是由初沉池、生物滤池和二沉池三部分组成的。主要成分包括：
1、塔式生物滤池。比传统的生物滤池的负荷更高，层次更分明、堵塞可能性更小，占地面积面积小等优点。
2、有高负荷生物滤池。处理效果更好好，去除率可达90%以上，其出水可降到25mg/L以下，且出水水质非常稳定。其缺点是占地面积过大，容易堵塞，影响环境卫生。
移动床生物膜反应器
移动床生物膜反应器是一种新的生物膜污水处理技术，它介于生物接触氧化法与生物流化床法之间。能够解决生物接触氧化法中滤料堵塞的问题。此方法的特点：微生物浓度高、食物链长，对进水的流量和浓度变化有很强的适应能力。移动床生物膜的结构紧密，因此具有占地面积小，能源消耗低的特点，很明显的降低了投资运行维护费用，由于这些优点该技术被广泛的应用。 生物流化床
生物流化床技术是利用气体或液体，使附着微生物的固体颗粒状滤料呈流态化，对污水进行净化的技术。生物流化床法充分利用了微生物不同生命活动阶段的特征，根据微生物的生长特点将处理阶段划分为固定床阶段、流化床阶段、液体输送阶段三个阶段。生物流化床的主要优点：
1、容积负荷高，抗冲击能力强。由于生物流化床的载体是采用小粒径固体颗粒，且载体成流态化，所以生物流化床的单位体积表面积要比其他生物膜法的大很多且抗击能力要较其他生物处理法高。
2、净化效果好。由于载体颗粒一直处于剧烈的运动状态，从而导致界面的不断更新，这样不仅有利于微生物对污染物的吸附和降解，更能加快生化反应速率，进而使净化效果得到提高。
3、微生物的活性较强。由于生物颗粒不断地相互碰撞与摩擦，使生物膜的厚度较薄且均匀。对于同类污水而言，在同等的处理条件下，生物膜不仅反应速率快且呼吸率也非常快，所以微生物的活性较强。 | 
