生物脱氮的过程主要分为三个阶段：氨化、硝化和反硝化。氨化阶段中，无论是好氧还是厌氧条件下，有机氮通过微生物分解和水解转化为氨氮。硝化阶段，氨氮被转化为亚硝态氮和硝态氮，此过程会释放氢离子，导致pH下降，因此保持足够的碱度对维持适宜pH值至关重要。反硝化阶段则是在缺氧条件下进行，微生物以NO--N中的氧为电子受体，有机碳为电子供体，将硝态氮转化为氮气逸出。
生物除磷的过程同样涉及厌氧和好氧两个阶段。在厌氧条件下，有机物被厌氧发酵产酸菌转化为乙酸苷，而聚磷菌在厌氧环境中分解体内的聚磷，产生能量供自身生存和吸收乙酸苷转化为PHB存储。聚磷分解产生的无机磷重新释放回污水中。进入好氧阶段后，聚磷菌利用体内的PHB进行好氧分解，吸收磷酸盐以聚磷的形式积累于体内，这就是好氧吸磷的过程。
值得注意的是，虽然高磷含量不会直接导致腐蚀，但会导致废水严重富营养化，因此需要采取适当的除磷措施。常见的处理方法包括投加除磷剂等。
活性污泥法作为一种传统且广泛应用的污水处理技术，结合了生物脱氮除磷的功能，能够有效去除污水中的氮磷污染物，从而减轻对环境的负担。
