Tässä luvussa tarkastellaan nitrifikaation kemiaa ja biokemiaa. Biologiset prosessit jätevesien typpijäämien hallitsemiseksi voidaan luokitella kahteen laajaan alueeseen: (1) sellaisen jäteveden tuottaminen, jossa typpi (ammoniakki ja orgaaninen typpi) muunnetaan nitraattitypeksi, ja (2) nitraatin pelkistäminen typpikaasuksi. Ensimmäisessä vaiheessa nitrifikaatio tapahtuu siten, että bakteerit hapettavat ammoniakin nitraatiksi, jolloin välissä muodostuu nitriittiä. Toista vaihetta, denitrifikaatiota, käytetään nitrifikaation jälkeen, kun jäteveden kokonaistyppipitoisuutta on vähennettävä. Biologisissa nitrifikaatioprosesseissa tärkeimpiä bakteerisukuja ovat Nitrosomonas ja Nitrobacter. Nitrifikaation aikaansaamiseksi puhdistamossa on täytettävä kaksi edellytystä. Ensinnäkin lietteen iän on oltava riittävän korkea, jotta voidaan estää hitaasti kasvavien nitrifioijien huuhtoutuminen aktiivilietesuunnittelujärjestelmissä. Toiseksi bakteerimassan ja ammoniakin välisen kontaktiajan on oltava riittävän pitkä ammoniakin hapettamiseksi.