在進行生物脫氮研究時可以發(fā)現(xiàn)，過去認為生物脫氮是利用厭氧區(qū)設置或控制過程的方式，實現(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。而隨著科技的進步，如今最新研究卻發(fā)現(xiàn)厭氧反應器存在廢水氨氮含量指標減少問題，好氧條件下出現(xiàn)同時硝化反硝化作用等，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，隨后由于攪動使微環(huán)境出現(xiàn)變換，最終進入微生物厭氧、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，單純在厭氧條件下發(fā)生硝化作用。根據(jù)相關研究可知，在亞硝化菌作用下可以實現(xiàn)將氨轉化為氮。

生物除磷由聚磷菌完成，是指利用在厭氧環(huán)境下，聚磷菌會釋放磷，聚磷菌把細胞內(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需氧量。而在有氧環(huán)境下，其則會攝取磷，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，過量地從無水中攝取磷酸鹽，其中一部分轉化為聚磷，作為能量貯于胞內(nèi)，并進行富磷污泥的排除，從而起到除磷的作用。通過研究可知，進行廢水生物除磷，聚磷菌必須先在厭氧條件下進行釋放磷，隨后才能夠在有氧條件下提取磷，最后達到除磷的效果。其中在厭氧環(huán)境下，聚磷菌釋放磷水平不會對最終的除磷效果產(chǎn)生大的影響，其主要與有機物類型和硝酸根離子含量有關。

隨著相關研究人員加強對生物除磷的研究，可以認為在缺氧環(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行磷的攝取，從而達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，其將會在未來逐漸得到全新的開發(fā)，從而降低化學需氧量，有效提高除磷效果。