生物脱氮除磷技术是脱氮、除碳、除磷三种程序的有机组合。除碳原理是通过细菌在有氧环境下把有机物分解成二氧化碳与水的过程。在氧气与生物量充足的环境下，除碳过程会进行得很顺利。国家排放标准中，氮、磷的控制标准分别为总磷、总氮和氨氮。其中总氮包括了氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和有机氮。在实际运用中，根据水体要求和其他情况的影响，生物脱氮除磷工艺可分为几个层次：第一，只需要除去氨氮和有机物;第二，除去总氮与有机物;第三，除去有机物、总磷、总氮;第四，除去氨氮、有机氮、有机物和总磷。
A2O是我们比较常见的工艺，我们本文也重点讲述。在污水处理中，由于其要流经三个不同功能分区，及厌氧/缺氧/好氧活性区域，所以称为A/A/O法。AAO工艺结合了活性污泥传统工艺、生物除磷工艺和生物硝化、反硝化工艺，形成了生物强化脱氮除磷的双重特点。在厌氧区，聚磷菌释放出磷、吸收低分子有机物并储存于细胞内;在缺氧区，通过反硝化细菌对硝酸盐与可生物降解的有机物进行反硝化反应形成氮气溢出，达到脱氮除磷的目的;在好氧区，废水通过好氧区一边继续降解而有机物，一边将氨氮物质通过生物硝化反应转化为硝酸盐。除此之外，聚磷菌利用废水中的可降解有机物提供自身生长繁殖的能量，吸收环境中溶解的磷酸盐，通过聚合磷酸盐形式储存于体内，聚磷菌通过对磷的吸收达到生物除磷目的。水中的有机碳经过厌氧段和缺氧段时分别被利用，进入好氧段后浓度很低，其有助于自养硝化细菌生长，其将氨氮进行消化作用形成硝酸盐。有机碳通过降解最后达到有机物排放标准。
AAO工艺各个单元区域分布明确，此工艺与其他工艺相比有以下优点：
①运行价格低，构造简单，三个区域交替运行，总水力停留时间短，防止丝状菌大量生长，不容易出现污泥膨胀现象。
②系统剩余污泥量较少，并且有很好的沉降性。
③在脱氮除磷的同时能够有效去除有机物。
④运行系统比较稳定，管理方便，容易控制。
⑤工艺相对其他工艺来说相对成熟，技术风险相对较小，便于老厂改造，运行方式灵活。
此方法在除磷、脱氮时也存在矛盾，比如硝化菌、聚磷菌和反硝化菌在对污泥龄、水碳源和有机负荷上存在竞争与矛盾，使其在同一系统很难达到高效脱氮除磷，所以我们想要提高效率，需要从优化和利用碳源，控制好污泥龄和根据水质调节污泥负荷等方面进行改良。