AAO生物脱氮除磷工艺是一种集成传统活性污泥、生物硝化与反硝化以及生物除磷技术的污水处理流程。这一系统的核心在于协同处理废水中的BOD（生物需氧量）、SS（悬浮固体）以及氮和磷的多种形态。活性污泥中的微生物群落主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成，专性厌氧和好氧菌群在工艺过程中得到了有效控制。在工艺的不同阶段，硝化菌在好氧条件下将氨氮转化为硝酸盐，反硝化菌在缺氧区则将硝酸盐转化为氮气，实现脱氮；聚磷菌在厌氧和好氧段分别释放和吸收磷，通过剩余污泥的排放去除磷。

然而，AAO工艺也存在挑战。其设计中的脱氮与除磷需求在操作参数上存在冲突，脱氮需要较低的有机负荷和较长的污泥龄，而除磷则需要较高的有机负荷和较短的污泥龄，这种矛盾往往导致难以找到理想的平衡点。此外，硝酸盐在厌氧区的存在可能对厌氧过程产生负面影响，而反硝化在碳源分配上处于不利地位，从而影响脱氮效率。由于内部循环的存在，剩余污泥中的磷处理并不完全，部分磷经历放磷和吸磷过程后未经厌氧阶段直接进入好氧区，对除磷效果构成了不利因素。