水體中的過量磷主要來源于肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市污水。有關(guān)資料說明，在過去的15年內(nèi)地表水的磷酸鹽含量增加了25倍，在美國進(jìn)入水體的磷酸鹽有60%是來自城市污水。在城市污水中磷酸鹽的主要來源是洗滌劑，它除了引起水體富營養(yǎng)化以外，還使許多水體產(chǎn)生大量泡沫。水體中過量的磷，一方面來自外來的工業(yè)廢水和生活污水；另一方面還有其內(nèi)源作用，即水體中的底泥在還原狀態(tài)下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富營養(yǎng)化的湖泊中，城市污水的排入使之更加復(fù)雜化，會使該系統(tǒng)迅速惡化，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會解決。這是因為多年來在底部沉積了大量的富含磷酸鹽的沉淀物，它由于不溶性的鐵鹽保護(hù)層作用通常是不會參與混合的。但是，當(dāng)?shù)讓铀趿康投幱谶€原狀態(tài)時(通常在夏季分層時出現(xiàn))，保護(hù)層消失，從而使磷酸鹽釋入水中所致。

污水中磷的轉(zhuǎn)化過程主要是有機磷轉(zhuǎn)化為無機磷的過程。有機磷結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但它們一般都帶有易斷裂的P≒O、P≒S雙鍵，偏聚磷酸鹽主要包括焦磷酸鹽 （Na4P2O7）、三聚磷酸鹽（Na5P3O10）等，在厭氧條件下，它們都可被生物酶水解，最終生成無機磷酸鹽。在好氧條件下，大分子有機物被氧化生成CO2，隨之，存在于其中的有機磷也會被氧化為無機磷酸鹽。這樣，通過厭氧水解和好氧氧化，污水中的有機磷基本上已完全轉(zhuǎn)化為無機磷酸鹽，供微生物體合成自身細(xì)胞所用而被去除。

對于市政污水而言，有機磷一般在污水管網(wǎng)中已有部分轉(zhuǎn)化為無機磷酸鹽，在污水處理廠的厭氧段，有機磷進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為無機磷。

活性污泥法處理污水時，將活性污泥交替在厭氧和好氧狀態(tài)下運行，能使過量積聚磷酸鹽的積磷菌占優(yōu)勢生長，使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。污泥中積磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷，在好氧狀態(tài)下過量地攝取磷。經(jīng)過排放富磷剩余污泥，其結(jié)果與普通活性污泥法相比，可去除污水中更多的磷。

a 除磷菌的過量攝取磷

好氧條件下，除磷菌利用廢水中的BOD5或體內(nèi)貯存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，一部分磷被用來合成ATP，另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細(xì)胞體內(nèi)。

b 除磷菌的磷釋放

在厭氧條件下，除磷菌能分解體內(nèi)的聚磷酸鹽而產(chǎn)生ATP，并利用ATP將廢水中的有機物攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚b-羥基丁酸等有機顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排出體外。

c 富磷污泥的排放

在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷的目的。