污水处理AO（厌氧-好氧）工艺脱氮除磷的核心优势是，其通过将厌氧池与好氧池串联，利用微生物的代谢活动实现脱氮与部分除磷。脱氮原理为：好氧池中的硝化菌将氨氮转化为硝态氮，硝态氮随混合液回流至厌氧池，在厌氧环境下反硝化菌将硝态氮还原为氮气释放到大气中；除磷原理为：厌氧池中的聚磷菌释放体内储存的磷，好氧池中的聚磷菌过量吸收磷，通过排放剩余污泥实现除磷。相比传统的单级好氧工艺，AO工艺仅增加了一个厌氧池和回流系统，工艺流程简洁，设备投资比A²O工艺低20%-30%，运行管理难度也更低。
AO工艺有效解决了传统好氧工艺脱氮效果差的不足，传统工艺仅能降解有机物和进行硝化反应，无法实现反硝化脱氮，出水氨氮易超标。而AO工艺通过厌氧-好氧的交替环境，为反硝化菌提供了适宜的生长条件，脱氮率可达70%-80%。针对AO工艺除磷效果相对有限的问题，可通过优化运行参数提升除磷效能，如控制厌氧池溶解氧低于0.2mg/L，保证聚磷菌的释磷环境；控制好氧池溶解氧在2-3mg/L，促进聚磷菌吸磷；合理控制污泥回流比（通常为50%-100%）和水力停留时间（厌氧池1-2小时，好氧池3-6小时）。例如，某小型城镇污水处理厂采用AO工艺，处理规模1万吨/日，进水氨氮浓度30-50mg/L，总磷浓度3-5mg/L，通过优化运行参数，出水氨氮稳定低于5mg/L，总磷低于0.5mg/L，满足一级A排放标准，投资成本较A²O工艺节约25%，运行成本降低15%。
