氮化细菌即亚硝酸细菌、硝酸细菌、反硝化细菌及氨化细菌。其中亚硝酸细菌、硝酸细菌及硝化细菌常被称为硝化菌群。在自然界中生物残体及排泄物质是土壤中有机氮的来源。氮化细菌参与了含氮物质的互相转化。这些微生物也随水体带入生活用水及工业用水中，含氮物质也在水中循环转化，造成危害。

（1）氨化细菌 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用。许多细菌、放线菌和霉菌都能够分解蛋白质和氨基酸，并将其转化成氨。氨化细菌为化能异养菌，有的好气，有的厌气。有的氨化细菌能够产生尿素酶而分解尿素，进行以下反应：

（NH₂）₂CO＋2H₂O→（NH₄）₂CO₃→2NH₃＋CO₂＋H₂O

这类细菌有尿小球菌属、尿八叠球菌属、尿素产气杆菌属等。

氨化细菌在循环冷却水系统中数量相当多，与好气异养菌的数量级相当，实际上包括了相当数量的好气异养菌。氨化细菌的危害是：所产生的氨氮为硝化菌群提供了营养物，同时又产生黏泥。

（2）亚硝酸细菌及硝酸细菌 二者都能起硝化作用，统称硝化细菌。亚硝酸细菌能将氨或铵盐氧化成亚硝酸：

2NH₃＋3O₂→2HNO₂＋2H₂O＋能量

在碱性条件下发生以下反应：

硝酸细菌能将亚硝酸氧化成硝酸：

2HNO₂＋O₂→2HNO₃＋能量

亚硝酸细菌包括亚硝酸杆菌属、亚硝酸囊菌属、亚硝酸黏菌属、亚硝酸螺菌属、亚硝酸球菌属等。硝酸细菌包括硝化菌属、硝化囊菌属等。亚硝酸细菌和硝酸细菌均为严格好气性的自养菌；生长温度为5～40℃，最适温度为25～30℃；生长pH值为6.0～9.5，适合偏碱性环境，在强酸条件下（pH<5.8）不能生长；能够生长在污泥中。有的资料认为硝化囊菌属及亚硝酸黏菌属能形成菌胶团。亚硝酸细菌和硝酸细菌能大量产酸，使水的pH值下降。比较起来，亚硝酸细菌的危害性更大，它产生的NO^－₂有还原性质，能大量消耗氧化性杀生剂，使水中微生物难控制。

（3）反硝化细菌 是指能够进行反硝化作用的细菌。广义的反硝化作用是指一切对硝酸盐的还原作用，包括将硝酸盐还原成亚硝酸盐及其他还原态氮化物。许多反硝化细菌能进行以下反硝化反应。

HNO₃＋2［H］→HNO₂＋H₂O

HNO₃＋8［H］→NH₃＋3H₂O

狭义的反硝化作用是指硝酸盐因微生物作用生成分子态氮的作用。但能进行这类反硝化作用的细菌不多。某些反硝化细菌，如反硝化杆菌、反硝化硫细菌可进行这种反应，但必须在缺氧的条件下才能进行。故在循环冷却水系统中不大可能发生生成分子态氮的反硝化作用。

反硝化细菌为兼性营养菌，多为异养菌，但硫杆菌属及氮硫杆菌属为自养菌。反硝化细菌的危害是生成NH₃或NO^－₂为硝化细菌提供营养，特别是生成的NO^－₂对控制微生物很不利。

在循环冷却水中的控制指标应为：亚硝酸细菌<100个/mL，反硝化细菌<1000个/mL，氨化细菌<1×10⁵个/mL。