W niniejszym rozdziale dokonano przeglądu chemii i biochemii nitryfikacji. Biologiczne procesy kontroli pozostałości azotu w ściekach mogą być sklasyfikowane w dwóch szerokich obszarach: (1) produkcja ścieku, w którym azot (amoniak i azot organiczny) jest przekształcany w azot azotanowy i (2) redukcja azotanu w gaz azotowy. W pierwszym etapie, nitryfikacja jest przeprowadzana przez bakterie utleniające amoniak do azotanu z pośrednim tworzeniem się azotynów. Drugi etap, denitryfikacja, jest stosowany po nitryfikacji, gdy całkowita zawartość azotu w ściekach musi zostać zredukowana. Dwa główne rodzaje bakterii, które mają znaczenie w biologicznych procesach nitryfikacji to Nitrosomonas i Nitrobacter. Aby uzyskać nitryfikację w oczyszczalni ścieków muszą być spełnione dwa warunki. Po pierwsze, wiek osadu musi być wystarczająco wysoki, aby zapobiec wypłukiwaniu wolno rosnących nitryfikatorów przy zastosowaniu systemów projektowania osadu czynnego. Po drugie, czas kontaktu pomiędzy masą bakterii a amoniakiem musi być wystarczająco długi, aby utlenić amoniak.