在進(jìn)行生物脫氮研究時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，過(guò)去認(rèn)為生物脫氮是利用厭氧區(qū)設(shè)置或控制過(guò)程的方式，實(shí)現(xiàn)厭氧環(huán)境的形成，從而以硝化反硝化作用起到脫氮的作用。而隨著科技的進(jìn)步，如今最新研究卻發(fā)現(xiàn)厭氧反應(yīng)器存在廢水氨氮含量指標(biāo)減少問(wèn)題，好氧條件下出現(xiàn)同時(shí)硝化反硝化作用等，這些現(xiàn)象都是傳統(tǒng)生物脫氮理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象。從微環(huán)境角度分析，微生物絮體表層溶解氧濃度高，其傳遞受阻，加上微生物消耗溶解氧，導(dǎo)致微生物絮體內(nèi)形成厭氧環(huán)境和兼氧環(huán)境，隨后由于攪動(dòng)使微環(huán)境出現(xiàn)變換，最終進(jìn)入微生物厭氧、兼氧、好氧等不斷交替，產(chǎn)生硝化反硝化作用。另外，異氧硝化菌和好氧反硝化菌可以在不用厭氧、兼氧、好氧等不斷交替下，單純?cè)趨捬鯒l件下發(fā)生硝化作用。根據(jù)相關(guān)研究可知，在亞硝化菌作用下可以實(shí)現(xiàn)將氨轉(zhuǎn)化為氮。
生物除磷由聚磷菌完成，是指利用在厭氧環(huán)境下，聚磷菌會(huì)釋放磷，聚磷菌把細(xì)胞內(nèi)聚磷水解為正酸鹽，并從中獲得能量，吸收污水中易降解的化學(xué)需氧量。而在有氧環(huán)境下，其則會(huì)攝取磷，即在好氧或缺氧條件下，聚磷菌以分子氧或化合態(tài)氧作為電子受體，氧化代謝內(nèi)貯物質(zhì)PHB或PHV等，過(guò)量地從無(wú)水中攝取磷酸鹽，其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷，作為能量貯于胞內(nèi)，并進(jìn)行富磷污泥的排除，從而起到除磷的作用。通過(guò)研究可知，進(jìn)行廢水生物除磷，聚磷菌必須先在厭氧條件下進(jìn)行釋放磷，隨后才能夠在有氧條件下提取磷，最后達(dá)到除磷的效果。其中在厭氧環(huán)境下，聚磷菌釋放磷水平不會(huì)對(duì)最終的除磷效果產(chǎn)生大的影響，其主要與有機(jī)物類型和硝酸根離子含量有關(guān)。
隨著相關(guān)研究人員加強(qiáng)對(duì)生物除磷的研究，可以認(rèn)為在缺氧環(huán)境下將硝酸根離子作為電子受體內(nèi)的聚羥基脂肪酸酯并進(jìn)行磷的攝取，從而達(dá)到反硝化和加大攝取磷的目的。雖然該種工藝的研究還不夠完善，其將會(huì)在未來(lái)逐漸得到全新的開(kāi)發(fā)，從而降低化學(xué)需氧量，有效提高除磷效果。