一座池只能氧化，一串池才能去除
曝气的活性污泥池能去除有机物，因为那里生长的微生物会消耗它。但它本身并不能受控地去氮除磷。氮只有当硝酸根离子被转化为氮气并逸入大气时才离开系统；磷只有当被结合进污泥、随后随污泥排出设备时才离开。这两件事都需要一个没有氧的区域，所以脱氮除磷设备是一串池子，而不是一座池子。
厌氧—缺氧—好氧的 A²/O 布置，是氮磷限值同时适用时城市污水的常见做法。每个区维持不同的条件，而每种条件筛选出不同的反应，这也是每个区的容积如此设置的原因。
厌氧区释放磷
厌氧区是流程中的第一座池，也是最常被误读的一座。那里既没有氧也没有硝酸盐，嗜好的微生物在此吸收并储存挥发性脂肪酸。为了做到这一点，这些微生物会把磷酸盐从细胞内释放到水中，所以这个区是把磷酸盐浓度抬高，而不是降低。
这次释放不是故障，而是两步机理的前半步。同一批微生物在好氧区吸收的磷酸盐远多于在这里释放的量，多出来的部分进入污泥。磷在任何环节都没有被销毁，只是被富集到剩余污泥里，设备就是靠这个把磷带走的。国内做法给厌氧池的水力停留时间为 1–2 h（GB 50014-2021）；时间过长会有其他微生物占据优势的风险。
缺氧区把硝酸盐变成氮气
第二座池在无游离氧的条件下接收混合液，氮就是在这里被真正去除的。反硝化细菌把硝酸盐当作氧源，硝酸盐被还原成氮气，脱离水体进入大气。这个反应需要有机碳源，由进水提供。
必须同时满足两个条件。一是不能有溶解氧，否则细菌会优先利用氧而不利用硝酸盐，还原过程就会停止。二是有硝酸盐输送过来，所以好氧区产生的硝酸盐要通过回流环路送回缺氧区。国内做法给缺氧池的水力停留时间为 0.5–3.0 h（HJ 576-2010），区间比厌氧池宽，因为所需时间取决于回流的硝酸盐量和可用的碳源量。
好氧区完成收尾
第三座池是曝气的，里面发生两件事。氨氮被硝化细菌氧化为硝酸盐，这一步才使氮具备了被去除的可能：没有硝化，氮就一直是氨氮，任何缺氧区都拿不走它。同时聚磷菌把水中的磷酸盐吸收到细胞内，而厌氧区的释放正是为这一步做的准备。
好氧区还氧化残余的有机物，因此承担了设备大部分的曝气能耗。混合液从这里进入二沉池，污泥在此沉降分离。回流污泥把微生物留在系统内，而剩余污泥正是把磷带出系统的那部分。
A/O、A²/O 与延时曝气
A/O 流程去掉了厌氧池，保留缺氧段与好氧段。它能去除氮和有机物，池子少、更简单，但没有厌氧释放这一步，除磷能力有限。带二沉池和消毒的 A/O 或 A²/O 流程，通常能满足 GB 18918-2002 中要求较低的等级——1B 级与2 级；只控制有机物时，生物段可以退回生物接触氧化。
1A 级是标准图表列出的等级中最严的一档，难度是另一回事。它的总磷限值为 0.5 mg/L，而1B 级为 1 mg/L，普通生物处理无法稳定达到；通常要在生物段之后加滤池或膜，或者化学加药。它的总氮限值为 15 mg/L，而1B 级为 20 mg/L，这迫使缺氧区在定容时要留出余量，而不能当作补丁来处理。
延时曝气是第三种布置，属中东口径而不是国内标准口径。沙特 MEWA 导则把它描述为曝气时间 18–36 h、混合液悬浮固体 3000–6000 mg/L、污泥龄 10–30 d。它不需要膜，但比上面任何一种按分区组织的流程都需要更大的池容积。
各反应区如何决定池容积
各区的定义最终落到池容积上，因为容积等于流量乘以停留时间：V = Q × HRT。厌氧池 1–2 h、缺氧池 0.5–3.0 h，相对于承担曝气时间、因而占据大部分容积的好氧池来说都很小。以除磷为主要目标时，污泥龄取 3.5–7.0 d（GB 50014-2021），这个数字决定的是设备持有的污泥量，而不是某一座池的大小。缺氧段与好氧段的容积划分不由标准固定，而是针对脱氮除磷目标做平衡。
这是分区问题，不是分离问题
这里讲的分区决定的是水中什么被去除。另有一项独立的决策，是微生物以什么形式被留住、又怎样与处理后的水分离，那是 MBR、MBBR 与 SBR 对比所讨论的内容。设备可以用膜代替沉淀池来运行 A²/O 分区，也可以让微生物以生物膜形式存在。分区顺序与分离方式是两个不同的选择，选型指南按这个顺序来定。