تخلیه پساب فاضلاب شهری به آب های سطحی یا زیرزمینی برای محیط زیست بسیار خطرناک می باشد. ترکیبات دارای نیتروژن و فسفر در محیط های آبی اثراتی دارند (عمدتا سمیت آمونیاک، رشد زیاد گیاهان آبزی و ایجاد پدیده اوتریفیکاسیون، آلودگی آب های زیرزمینی به نیترات و بیماری های ناشی از مصرف آب های آلوده به نیترات) که باعث شده محدودیت هایی در غلظت این ترکیبات در پساب های ورودی به محیط آب های پذیرنده اعمال گردد. لذا در این تحقیق روش هوازی-بی هوازی a2/o با توجه به کارایی آن در رساندن کیفیت پساب به میزان مطلوب پیشنهاد شده است. در ابتدای تحقیق اصول حذف نیتروژن و فسفر در فاضلاب شهری و سپس مبانی طراحی و بهره-برداری از تأسیسات حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه به منظور انجام تحقیقات و مطالعات آزمایشگاهی پایلوت a2/o که به ترتیب شامل مخازن بی هوازی، انوکسیک، هوادهی و حوض ته نشینی می باشد جهت شبیه سازی با شرایط واقعی در تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان تهران مستقر شده است و هدف اصلی آن بررسی اثر تغییرات زمان ماند بر حذف نیترات، آمونیاک و فسفر و تغییرات میزان برگشت مایع مخلوط بر حذف نیترات می باشد. جهت بررسی روند حذف مواد مغذی آزمایشات در یک دوره زمانی 3 ماهه در 5 زمان ماند هیدرولیکی (hrt) 4 تا 12 ساعت با در صد برگشت مایع مخلوط به میزان 75 درصد انجام شده است. طی این آزمایشات زمان ماند هوادهی بهینه در زمان 8 ساعت بدست آمد که در این زمان، راندمان حذف cod %96 (غلظت خروجی mg/l 9)، راندمان حذف آمونیاک %95 (غلظت خروجی mg/l 87/0) و راندمان حذف فسفر %79 (غلظت خروجی mg/l 1/2) بدست آمد. همچنین با تغییر در میزان درصد برگشت مایع مخلوط در زمان ماند 8 ساعت، میزان بهینه این مقدار برای حذف نیترات در حدود 180 تا 200 درصد حاصل شد. از سوی دیگر با توجه به نسبت ناکافی tbod/tp که باعث راندمان پایین حذف فسفر است، حذف شیمیایی به کمک کلرید آهن (iii) نیز انجام شده است. مقدار بهینه کلرید آهن در این تحقیق mg/l 4/10 به ازای حذف mg/l1 فسفر بدست آمد که در این مقدار، غلظت فسفر خروجی با راندمان %97 به mg/l 31/0 کاهش یافت.