生物法深度除磷的核心微生物是聚磷菌（PAOs），如不动杆菌属、假单胞菌属等。其作用机制遵循 “厌氧释磷 - 好氧吸磷” 的代谢循环：在厌氧条件下（DO＜0.2mg/L），PAOs 分解细胞内的聚磷酸盐（Poly-P）释放磷酸盐至水中，同时摄取污水中的挥发性脂肪酸（VFAs）合成聚 β- 羟基丁酸（PHB）；进入好氧阶段后（DO＞2mg/L），PAOs 氧化 PHB 提供能量，过量吸收水中磷酸盐并合成聚磷酸盐存储于细胞内，通过剩余污泥排放实现除磷。研究表明，PAOs 的吸磷效率与厌氧区 VFAs 浓度密切相关，当乙酸浓度≥10mg/L 时，释磷量可达 50-80mg-P/L。此外，聚糖菌（GAOs）的竞争会影响除磷效果，其在厌氧条件下消耗 VFAs 但不吸磷，导致 PAOs 可利用碳源减少，因此控制泥龄（SRT=10-15d）和溶解氧水平是抑制 GAOs 的关键。
