磷化合物是地表水是否富营养化的主要限制性元素。地表水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐、与有机磷三种形式存在。这些水环境中的磷化合物主要来源于生活污水与农田排水，也有部分来自于工业废水。

一般污水二级处理过程中，约有10%的磷在一级沉淀中被去除，相当于污水中固态磷含量。在好氧生物处理过程，污水中部分磷作为微生物的营养物被细胞同化吸收，转化为细胞组织而被去除，去除率取决于活性污泥的产量。细胞组织对磷的吸收量，大约相当于总磷的1/5左右。

污水中磷的去除主要由聚磷菌等微生物来完成。在好氧条件下，聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物，产生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分则使ADP通过与H3P04结合，转化为ATP贮存起来。细菌以聚磷（一种高能无机化合物）的形式在细胞中储存磷，其量可以超过生长所需，这一过程称为磷的摄取。处理过程中，通过从系统中排除高磷污泥以达到去除磷的目的。

在厌氧和无氮氧化物存在的条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，形成ADP。这一过程称为磷的释放。

生物除磷技术就是通过上述两个过程来完成的。在好氧反应器内保持充足的溶解氧，在厌氧反应器内应保持绝对厌氧条件，氮氧化物含量接近零；适宜的pH范围是6~8，在温度5~30℃范围内都能取得较好的除磷效果。