廢水中的氮常以合氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數有機氮轉化為氨，然后可進(jìn)一步轉化為硝酸鹽。
快速消除水中氨氮方法有多種，但目前常見(jiàn)的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇性交換吸附、空氣吹脫及折點(diǎn)氯化等。
（一）生物硝化
在好氧條件下，通過(guò)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(guò)程，稱(chēng)為生物硝化作用。
由上式可知：
(1)在硝化過(guò)程中，1g氨氮轉化為硝酸鹽氮時(shí)需氧4.57g；
(2)硝化過(guò)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(guò)程的主要因素有：
(1)pH值；當pH值為8.0～8.4時(shí)(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化過(guò)程中pH將下降，當廢水堿度不足時(shí)，即需投加石灰，維持pH值在7.5以上；
(2)溫度；溫度高時(shí)，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(shí)間；硝化菌的增殖速度很小，其最大比生長(cháng)速率為 ＝0.3～0.5d-1(溫度20℃，pH8.0～8.4)。為了維持池內一定量的硝化菌群，污泥停留時(shí)間 必須大于硝化菌的最小世代時(shí)間 。在實(shí)際運行中，一般應取 ＞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的進(jìn)行。一般，在活性污泥法曝氣池中進(jìn)行硝化，溶解氧應保持在2～3mg/L以上；
(5)BOD負荷；硝化菌是一類(lèi)自養型菌，而B(niǎo)OD氧化菌是異養型菌。若BOD5負荷過(guò)高，會(huì )使生長(cháng)速率較高的異養型菌迅速繁殖，從而佼白養型的硝化菌得不到優(yōu)勢，結果降低了硝化速率。所以為要充分進(jìn)行硝化，BOD5負荷應維持在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(guò)程，稱(chēng)為反硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇作碳源為例。
由上可見(jiàn)，在生物反硝化過(guò)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(guò)程要大些。一般，以維持20～40℃為宜。苦在氣溫過(guò)低的冬季，可采取增加污泥停留時(shí)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(guò)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。一般在反硝化反應器內溶解氧應控制在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(shí)，可無(wú)需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低于這個(gè)比值時(shí)，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(lái)的那部分有機碳，即"內碳源"，但這要求污泥停留時(shí)間長(cháng)或負荷率低，使微生物處于生長(cháng)曲線(xiàn)的靜止期或衰亡期，因此池容相應增大。