Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die Chemie und Biochemie der Nitrifikation. Biologische Verfahren zur Kontrolle von stickstoffhaltigen Rückständen in Abwässern lassen sich in zwei große Bereiche einteilen: (1) die Erzeugung eines Abwassers, in dem Stickstoff (Ammoniak und organischer Stickstoff) in Nitratstickstoff umgewandelt wird, und (2) die Reduktion von Nitrat zu Stickstoffgas. In der ersten Stufe erfolgt die Nitrifikation durch Bakterien, die Ammoniak zu Nitrat oxidieren und dabei Nitrit bilden. Die zweite Stufe, die Denitrifikation, wird im Anschluss an die Nitrifikation eingesetzt, wenn der Gesamtstickstoffgehalt des Abwassers reduziert werden muss. Die beiden wichtigsten Bakteriengattungen, die für biologische Nitrifikationsprozesse von Bedeutung sind, sind Nitrosomonas und Nitrobacter. Um in einer Kläranlage eine Nitrifikation zu erreichen, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein. Erstens muss das Schlammalter ausreichend hoch sein, um die Auswaschung der langsam wachsenden Nitrifikanten bei der Anwendung von Belebtschlammsystemen zu verhindern. Zweitens muss die Kontaktzeit zwischen der Bakterienmasse und dem Ammoniak lang genug sein, um das Ammoniak zu oxidieren.