一、生物脫氮除磷的原理

污水生物脫氮的基本原理就是在將有機氮轉化為氨態氮的基礎上，利用硝化菌和反硝化菌的作用，在好氧條件下將氨氮通過硝化作用轉化為亞硝態氮、硝態氮。在缺氧條件下通過反硝化作用將硝氮轉化為氮氣，達到從廢水中脫氮的目的。廢水中氮的去除還包括靠微生物的同化作用將氮轉化為細胞原生質成分。主要過程如下：氨化作用是有機氮在氨化菌的作用下轉化為氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下進一步轉化為硝酸鹽氮。其中亞硝酸菌和硝酸菌為好氧自養菌，以無機碳化合物為碳源，從NH4+或NO2-的氧化反應中獲取能量。

污水中磷的去除主要由聚磷菌等微生物來完成：在好氧條件下，聚磷菌不斷攝取并氧化分解有機物，產生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分則使ADP與H3PO4結合，轉化為ATP而儲存起來。細菌以聚磷(一種高能無機化合物)的形式在細胞中儲存磷，其能量可以超過生長所需，這一過程稱為聚磷菌磷的攝取。處理過程中，通過從系統中排除高磷污泥以達到去除磷的目的。在厭氧和無氮氧化物存在的條件下，聚磷菌體內的ATP進行水解，放出H3PO4和能量，形成ADP，這一過程為聚磷菌磷的釋放。

在生物處理工藝中，水力停留時間（hydraulic retention time，HRT）是一個非常重要的參數，不同的HRT直接影響微生物與基質底物的接觸時間以及傳質過程，進而影響工藝對污水的處理效能，停留時間過短，反應器內不能保持足夠的生物量，影響反應器的運行穩定性和處理效果；而停留時間過長，會使反應器處理能力過剩，造成浪費。而且，它不僅影響整個系統的處理效能，還直接決定了反應器容積的大小，從而影響了系統的基建費用。因此，確定合理的HRT對于保證系統的處理效能及節省工程投資都具有十分重要的意義。

二、不同的HRT對脫氮的影響

A2/O工藝在較長HRT條件對NH3-N有很好的去除效果，HRT過短，反應池中各微生物種群沒有充分的時間生長，污泥流失過快，硝化反應和反硝化反應都沒有得到充分的進行。當HRT達到一定的值時，已足夠各反應器內的反應充分進行，再增加HRT，也只能是增加經濟負擔，對脫氮作用沒有更顯著的效果。

但是，通過對膜生物反應器復合工藝的研究指出，試驗選定的HRT范圍內（4.97h-8.70h），系統對TN的去除率隨著HRT的減少而增加。這是因為長HRT條件下，系統的有機負荷率降低，會使生物的內源呼吸加劇，影響污泥的活性，最終降低系統對污染物去除效果。降低HRT可使系統的有機負荷率提高，進而使系統反硝化的能力增強，最終提高氮的處理效果。

三、不同的HRT對除磷的影響

在SBR工藝中，HRT對PO3-4-P的去除效果影響較小，該工藝對PO3-4-P沒有明顯的去除效果。這可能是由于反硝化菌與聚磷菌同屬異養菌，由于反硝化菌能夠先于聚磷菌吸收和利用VFA進行反硝化脫氮，并且聚磷菌對于碳源的要求要嚴于反硝化菌，即易降解有機物優先被反硝化菌利用，導致聚磷菌吸附的碳源較少，相應地VFA也較少，在厭氧下轉化生成的PHB（聚β-羥基丁酸）就減少，從而需要釋放的磷產生的能量就相對減少。

通過對A2/O工藝的研究，HRT升高，TP去除率不一定升高，而是呈現先升高后降低的變化趨勢，HRT為8h時，TP去除率最高，去除效果很好。當HRT升高至12h時，TP去除率呈現下降趨勢，除磷效果惡化。這就說明了較長的HRT有利于TP的去除。但隨HRT的增大，TP去除率逐漸減小，還會對TP的去除有不利影響。這可能是因為HRT太大的話，產生污泥膨脹，在碳源一定的情況下，硝化細菌與聚磷菌之間就會形成較為激烈的競爭，而聚磷菌的存活能力低于硝化細菌，所以就會造成聚磷菌的死亡，不利于吸磷作用的進行，因此，HRT增大，TP的去除率提高幅度逐漸減小。