大學實驗室污水中的氮主要以氨氮和有機氮的形式存在，通常沒有或只有少量亞硝酸鹽和硝酸鹽形式的氮。只有不到20%~40%的氮在傳統的二級處理中被去除。污水生物處理脫氮主要是靠一些專性細菌實現氨形式的轉化，經過氨化、硝化、反硝化過程，含氮有機化合物最終轉化為無害的氮氣，其過程如圖：

1、工藝原理及過程硝化菌把氨氮轉化為硝酸鹽的過程稱為硝化過程，硝化是一個兩步過程，分別利用了兩類微生物--亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌。這兩類細菌統稱為硝化菌，這些細菌所利用的碳源是CO32-、HCO3-和CO2等無機碳。一步由亞硝酸鹽菌把氨氮轉化為亞硝酸鹽，二步由硝酸鹽菌把亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。

這兩個反應過程都釋放能量，硝化菌就是利用這些能量合成新細胞和維持正常的生命活動，氨氮轉化為硝態(tài)氮并不是去除氮而是減少了它的需氧量。反硝化過程是反硝化菌異化硝酸鹽的過程，即由硝化菌產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下，被還原為氮氣后從水中溢出的過程。反硝化過程也分為兩步進行，一步由硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽，二步由亞硝酸鹽轉化為一氧化氮、氧化二氮和氮氣。同時，反硝化菌利用含碳有機物和部分分硝酸鹽轉化為氨氮用于細胞合成，該碳源既可以是污水中的有機碳或細胞體內碳源，也可以外部投加。