In dit hoofdstuk worden de chemie en de biochemie van nitrificatie besproken. Biologische processen voor de controle van stikstofhoudende residuen in effluenten kunnen in twee grote gebieden worden ingedeeld: (1) de productie van een effluent waarin stikstof (ammoniak en organische stikstof) wordt omgezet in nitraatstikstof en (2) de reductie van nitraat tot stikstofgas. In de eerste fase wordt nitrificatie uitgevoerd door bacteriën die ammoniak oxideren tot nitraat met de tussentijdse vorming van nitriet. De tweede fase, de denitrificatie, volgt op de nitrificatie wanneer het totale stikstofgehalte van het effluent moet worden verlaagd. De twee belangrijkste bacteriegeslachten die van belang zijn bij biologische nitrificatieprocessen zijn Nitrosomonas en Nitrobacter. Om nitrificatie in een zuiveringsinstallatie te verkrijgen, moet aan twee voorwaarden worden voldaan. Ten eerste moet de slibleeftijd voldoende hoog zijn om te voorkomen dat de traaggroeiende nitrificatoren worden weggespoeld bij toepassing van systemen voor actief slibontwerp. Ten tweede moet de contacttijd tussen de bacteriemassa en de ammoniak lang genoeg zijn om de ammoniak te oxideren.