污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下，废水中易生物降解的大分子有机物转化为聚磷菌可以吸收小分子有机物（如VFA），并以PHB的形式贮存在体内，其所需的能量来自聚磷链的分解。随后，废水进入缺氧区，反硝化细菌利用废水中的有机基质对随回流混合液带入的NO3- 进行反硝化。废水进入好氧池时，废水中有机物的浓度较低，聚磷菌主要是通过分解体内的PHB而获得能量，供细菌增殖，同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内，并以聚磷链的形式贮存起来，随后以剩余污泥的形式排出系统。系统中好氧区的有机物浓度较低，正有利于该区中自养硝化菌的生长。
厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；工艺简单，水力停留时间较短；SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀；污泥中磷含量高，一般为2.5%以上；厌氧-缺氧池只需轻缓搅拌，使之混合，而以不增加溶解氧为度；沉淀池要避免发生厌氧-缺氧状态，以避免聚磷菌释放磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀；脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中挟带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效果不可能提高。
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