污水生物脫氮的基本原理就是在將有機(jī)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(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的協(xié)同作用，將氨氮通過(guò)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(guò)反硝化作用將硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓绯鏊驷尫诺酱髿猓瑓⑴c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(xiǎn)性，達(dá)到從廢水中脫氮的目的。
具有脫氮除磷功能的污水廠，有機(jī)物主要消耗在釋磷、反硝化脫氮和異養(yǎng)菌生長(zhǎng)等方面。但是，一般城市污水中所含的易降解COD(化學(xué)需氧量)是有限的，在低碳源污水處理系統(tǒng)中，COD/TN(化學(xué)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(jìng)爭(zhēng)，影響去除效果，因此目前進(jìn)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(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者及工程師開展了多項(xiàng)脫氮技術(shù)的研究及應(yīng)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(diǎn)，但從運(yùn)行效果來(lái)看，對(duì)于低碳源污水的處理，各種工藝對(duì)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(yīng)對(duì)有機(jī)物濃度較低、C/N(碳氮比)相對(duì)較高的城市污水時(shí)，污水廠一般采用外加碳源(如甲醇、乙醇、乙酸鈉、乙酸、葡萄糖、淀粉等)的方式，求得出水達(dá)標(biāo)，但采用的投加商業(yè)碳源的方式不僅增加了經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)也違背了節(jié)能減排、低能耗的宗旨。對(duì)于污水處理脫氮，生化法顯然是最為經(jīng)濟(jì)的方法，在各類最新脫氮機(jī)理尚未取得突破性進(jìn)展之前，硝化反硝化機(jī)理是生物脫氮的唯一途徑，因此開發(fā)性能優(yōu)異、價(jià)格低廉的替代商業(yè)碳源是解決脫氮問(wèn)題的重要研究方向。