废水生物脱氮利用自然界氮素循环的原理，在水处理构筑物中营造出适宜于不同微生物种群生长的环境，通过人工措施，提高生物硝化反硝化速率，达到废水中氮素去除的目的，一般由三种作用组成：氨化作用、硝化作用和反硝化作用。

　　⑴氨化作用

　　未经处理的城市污水中的有机氮主要有蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、氰化物和硝基化合物等。有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下被分解转化为氨态氮。

　　⑵硝化反应

　　生物硝化反应是亚硝化菌、硝化菌将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，是由一群自养型好氧微生物通过两个过程完成的：第一步先由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反应，第二步由硝酸菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。

　　⑶反硝化反应

　　生物反硝化反应是在缺氧状态下，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或氮氧化物的过程，它是一群异氧型微生物通过同化作用和异化作用来完成的。异化作用就是将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氮气和氮的氧化物等气体物质，主要是氮气。而同化作用是反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原成氨氮供新细胞合成之用。