- 文献综述（或调研报告）：
城市污水处理一般分为三级：一级处理，是用物理方法，通过沉淀、过滤或者适当的曝气，去除水中的不溶性污染物，和进行pH的调节；二级处理，用生物处理的方法将一级处理之后的污水中的有机物降解为简单的物质；三级处理是污水的深度处理，进一步去除污水中的氮、磷等难降解有机物，通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒等方法。
- 除磷脱氮的机理
为了达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准，污水处理工艺必须有具有生物脱氮除磷的能力，必要时辅助化学除磷。常用的生物除磷脱氮是利用微生物（主要为细菌）在特定环境下对含C、N、P的物质进行生物降解，达到对氮、磷的去除和有机物的矿化作用。
- 生物脱氮机理
污水中氮主要以氨氮（NH3-N）和有机氮的形式存在，部分亚硝酸盐氮和硝酸氮。
（1）传统生物脱氮机理
传统生物脱氮理论认为生物脱氮是水体中的氨化细菌将有机氮转化为氨氮，然后在硝化细菌和亚硝化细菌的共同作用下，将氨氮转化为硝态氮，最后由反硝化细菌进行反硝化作用，将硝态氮转化为N2的过程，也就是有机氮在微生物的作用下经过氨化、硝化、反硝化到达生物脱氮。硝化细菌是一类自养型微生物，以氨为电子供体，分子氧为电子受体，将负三价氮（）氧化为正五价和正三价（），其利用的碳源是CO2、、等无机碳。而反硝化细菌为异氧型兼性厌氧菌，将废水中的有机物作为碳源或者外部投加碳源，在缺氧条件下，以硝酸盐氮作为电子受体，使硝酸盐还原成N2。
- 其他生物脱氮机理
- 短程硝化/反硝化机理：
传统脱氮理论认为，生物脱氮必须经过氧化为，再氧化为的完整过程。早在1975年，Voet[1]就发现在硝化的过程中HNO2积累的现象，并猜测整个生物脱氮是经过 HNO2 N2的过程来完成，提出了短程硝化—反硝化生物脱氮理论。
- 厌氧氨氧化[2]：
20世纪90年代，Mulder等人从流化床生物反应器中发现生物脱氮可以以氨氮作为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，通过 N2 2H2O，并且释放358KJ/mol 能量供给微生物生长。因此假定厌氧反应器中，微生物利用氨作为电子供体经行还原硝酸盐，转化为氮气。
- 同时硝化/反硝化（SND）：
当一个反应器内同时存在好氧和缺氧环境时，硝化过程和反硝化同时进行，称为同时硝化反硝化。有实验证明在好氧状态下气态脱氮比例达20%—35%，在实际运行的好氧消化池中发现有30%的总氮损失。吕锡武教授[3]对SND和传统生物脱氮工艺做了对比发现，均具有良好的脱氮效果，但随着DO降低，SND中的逸出N2O显著下降。
- 生物除磷机理
城市污水中，磷以无机磷酸盐（、）、聚磷酸盐和有机磷等构成。
（1） 传统生物除磷机理
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