Ez a fejezet a nitrifikáció kémiáját és biokémiáját tekinti át. A szennyvízben lévő nitrogénmaradványok ellenőrzésére szolgáló biológiai eljárások két nagy területre oszthatók: (1) olyan szennyvíz előállítása, amelyben a nitrogén (ammónia és szerves nitrogén) nitrát nitrogénné alakul, és (2) a nitrát nitrogéngázzá történő redukciója. Az első szakaszban a nitrifikációt az ammóniát nitráttá oxidáló baktériumok végzik, közbenső nitritképződéssel. A második szakasz, a denitrifikáció, a nitrifikációt követi, amikor a szennyvíz teljes nitrogéntartalmát csökkenteni kell. A biológiai nitrifikációs folyamatokban fontos két fő baktériumnemzetség a Nitrosomonas és a Nitrobacter. Két feltételnek kell teljesülnie ahhoz, hogy a nitrifikáció egy tisztítótelepen megvalósuljon. Először is, az iszap korának kellően magasnak kell lennie ahhoz, hogy az aktív iszaptervezési rendszereket alkalmazó, lassan növő nitrifikátorok kimosódását megakadályozza. Másodszor, a baktériumtömeg és az ammónia közötti kontaktidőnek elég hosszúnak kell lennie az ammónia oxidációjához.