生物脫氮機理：污水生物脫氮的基本原理就是在將有機氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的基礎(chǔ)上，先利用好氧段經(jīng)硝化作用，由硝化細菌和亞硝化細菌的協(xié)同作用，將氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮。在缺氧條件下通過反硝化作用將硝氮轉(zhuǎn)化為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環(huán)，大量減少水中含氮物質(zhì)，降低出水的潛在危險性，達到從廢水中脫氮的目的。
具有脫氮除磷功能的污水廠，有機物主要消耗在釋磷、反硝化脫氮和異養(yǎng)菌生長等方面。但是，一般城市污水中所含的易降解COD(化學需氧量)是有限的，在低碳源污水處理系統(tǒng)中，COD/TN(化學需氧量與總氮的比值)較低的現(xiàn)象更為突出，VFAs(揮發(fā)性脂肪酸)含量更是十分有限，碳源不足成為反硝化和釋磷的限制因素，所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中，聚磷菌和反硝化菌因碳源不足而產(chǎn)生競爭，影響去除效果，因此目前進水情況下，僅靠生物作用，脫氮及除磷效率一般都較低。
為改善低碳源污水處理系統(tǒng)的脫氮效率，國內(nèi)外眾多學者及工程師開展了多項脫氮技術(shù)的研究及應用工作，內(nèi)部工藝優(yōu)化及新工藝開發(fā)研究成為研究熱點，但從運行效果來看，對于低碳源污水的處理，上述各種工藝對脫氮除磷的改善作用仍然有限，且整體脫氮效果仍然不高，總磷效果惡化;在應對有機物濃度較低、C/N(碳氮比)相對較高的城市污水時，污水廠一般采用外加碳源(如甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖、淀粉等)的方式，求得出水達標，但采用的投加甲醇等商業(yè)碳源的方式不僅增加了經(jīng)濟成本，同時也違背了節(jié)能減排、低能耗的宗旨。對于污水處理脫氮，生化法顯然是最為經(jīng)濟的方法，在各類最新脫氮機理尚未取得突破性進展之前，硝化反硝化機理是生物脫氮的唯一途徑，因此開發(fā)性能優(yōu)異、價格低廉的替代商業(yè)碳源是解決脫氮問題的重要研究方向。