Procesul în care azotul (sub forma de ioni de amoniu) din apa uzata neepurata sau decantata este substantial transformata în nitrati este cunoscut sub denumirea de "nitrificare biologica".

În procesul de nitrificare au loc doua procese importante : reducerea substantei organice, care se realizeaza cu ajutorul unor bacterii aerobe heterotrofe si respectiv reducerea azotului amoniacal (nitrificarea propriu-zisa) care se realizeaza cu ajutorul unor populatii de bacterii aerobe autotrofe care oxideaza amoniul la nitrat cu formarea intermediara a nitritului.

Prin nitrificare întelegem oxidarea azotului amoniacal (NH4-N) în nitrit (NO) si a nitritului în nitrat (NO3). Principalele doua specii de bacterii care realizeaza procesul de nitrificare sunt Nitrosomonas si Nitrobacter. Sarcina oxidarii este aici preluata de catre bacteriile autotrofe (nitrosomonas, nitrobacter):

Treapta I: Nitrosomonas NH4 + 3/2 O2 → NO2 + H2O + 2H + Energie

Treapta a II-a: NitrobacterNO2 + 1/2 O2 → NO3 + 2H + H2O + Energie

Reactia totala: NH4 + 2O2 → NO3 + 2H + H2O + Energie

Este caracterizata printr-un consum mare de oxygen (1g NH4-N necesita 4,6g O) si printr-o productie mare de acizi(1mol de NH4-N formeaza 2 moli de H).

Pentru descompunerea substantei organice pe baza de carbon sunt necesare:

conditii aerobe microorganisme heterotrofe aerobe mediu bogat in oxigen (min. 1mg O2/l)

Pentru procesul de nitrificare sunt necesare:

conditii aerobe microorganisme autotrofe aerobe mediu bogat in oxigen (min. 2 mg O2/l)

Factorii care influenteaza procesul denitrificare sunt :

Temperature

concentratia oxigenului dizolvat

pH-ul

alcalinitatea

inhibitorii

mediile oxidativ reductive

raportul carbon organic influent/ azot

Fixarea azotului este un proces natural esenţial, în cadrul căruia microorganismele transformă azotul, de altfel mai puţin reactiv, în compuşi anorganici ai azotului. Aceştia sunt asimilaţi de plante şi intră în lanţul nutriţional sub formă de compuşi organici ai azotului, asemenea proteinelor din plante.