汙水中的氨氮氧化成亞硝酸鹽或硝酸鹽。
；然後在缺氧條件下，亞硝酸鹽和硝酸鹽被反硝化菌(反硝化細菌)還原成氮氣，從汙水中逸出。因此，汙水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。生物脫氮工藝流程見圖1。
硝化是將氨氮轉化為硝酸鹽的過程。
包括兩個基本反應步驟。
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亞硝酸鹽細菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；硝化細菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
在缺氧條件下，由於兼性反硝化細菌(反硝化細菌)
將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為N2的過程稱為反硝化作用。反硝化過程中的電子供體是各種有機底物(碳源)
生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達70%-95%，且二次汙染小，經濟實惠，因此在國內外得到廣泛應用。但缺點是占地面積大，低溫下效率低。