Detta kapitel innehåller en genomgång av kemin och biokemin för nitrifikation. Biologiska processer för kontroll av kväverester i avloppsvatten kan klassificeras i två breda områden: (1) produktion av ett avloppsvatten där kväve (ammoniak och organiskt kväve) omvandlas till nitratkväve och (2) reduktion av nitrat till kvävgas. I det första steget sker nitrifikation genom att bakterier oxiderar ammoniak till nitrat med mellanliggande bildning av nitrit. Det andra steget, denitrifikation, används efter nitrifikationen när det totala kväveinnehållet i avloppsvattnet måste minskas. De två viktigaste bakteriesläktena av betydelse för biologiska nitrifikationsprocesser är Nitrosomonas och Nitrobacter. Två villkor måste vara uppfyllda för att nitrifikation skall kunna uppnås i ett reningsverk. För det första måste slamåldern vara tillräckligt hög för att förhindra att de långsamt växande nitrifikationsfaktorerna spolas ut med hjälp av system för aktivt slam. För det andra måste kontakttiden mellan bakteriemassan och ammoniaken vara tillräckligt lång för att ammoniaken ska kunna oxideras.