（一） 生物硝化
在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程，稱為生物硝化作用。
硝化作用方程式：
2NH3＋3O2――（亞硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化）
2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亞硝酸的氧化）
由上式可知：
(1)在硝化過程中，1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮時需氧4.57g；
(2)硝化過程中釋放出H+，將消耗廢水中的堿度，每氧化lg氨氮，將消耗堿度(以CaCO3計) 7.lg。
影響硝化過程的主要因素有：
(1)pH值：
當pH值為8.0～8.4時(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化過程中pH將下降，當廢水堿度不足時，即需投加石灰，維持pH值在7.5以上；
(2)溫度：
溫度高時，硝化速度快。亞硝酸鹽菌的最適宜水溫為35℃，在15℃以下其活性急劇降低，故水溫以不低于15℃為宜；
(3)污泥停留時間：
硝化菌的增殖速度很小，其最大比生長速率為 ＝0.3～0.5d-1(溫度20℃，pH8.0～8.4)。為了維持池內(nèi)一定量的硝化菌群，污泥停留時間 必須大于硝化菌的最小世代時間 。在實際運行中，一般應(yīng)取 ＞2 ,或 ＞2 ；
(4)溶解氧：
氧是生物硝化作用中的電子受體，其濃度太低將不利于硝化反應(yīng)的進行。一般，在活性污泥法曝氣池中進行硝化，溶解氧應(yīng)保持在2～3mg/L以上；
(5)BOD負荷：
硝化菌是一類自養(yǎng)型菌，而BOD氧化菌是異養(yǎng)型菌。若BOD5負荷過高，會使生長速率較高的異養(yǎng)型菌迅速繁殖，從而佼白養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，結(jié)果降低了硝化速率。所以為要充分進行硝化，BOD5負荷應(yīng)維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
（二） 生物反硝化
在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將NO2--N和NO3--N還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機底物(碳源)。
反硝化反應(yīng)方程式：
NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH— 以甲醇作C源
由上可見，在生物反硝化過程中，不僅可使NO3--N、NO2--N被還原，而且還可位有機物氧化分解。
影響反硝化的主要因素：
(1)溫度：
溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20～40℃為宜。苦在氣溫過低的冬季，可采取增加污泥停留時間、降低負荷等措施，以保持良好的反硝化效果；
(2)pH值：
反硝化過程的pH值控制在7.0～8.0；
(3)溶解氧：
氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；
(4)有機碳源：
當廢水中含足夠的有機碳源，BOD5/TN＞(3～5)時，可無需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低于這個比值時，就需另外投加有機碳。外加有機碳多采用甲醇。考慮到甲醇對溶解氧的額外消耗，甲醇投量一般為NO3--N的3倍。此外，還可利用微生物死亡；自溶后釋放出來的那部分有機碳，即"內(nèi)碳源"，但這要求污泥停留時間長或負荷率低，使微生物處于生長曲線的靜止期或衰亡期，因此池容相應(yīng)增大。
