实施生物法脱氮，有两个氨氮转化过程。

（1）硝化过程 这一过程的特点是利用硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐。这一过程的反应分为两步进行，即：

第一步，亚硝酸细菌（又称亚硝化细菌）将氨氮转化为亚硝酸盐。

第二步，硝酸细菌（又称硝化细菌）将亚硝酸盐转化为硝酸盐

这两个反应都是释放能量过程，利用这股能量合成新细胞和维持正常的生命活动。

（2）反硝化过程 这一过程的特点，是利用反硝化细菌的异化过程来还原硝酸盐，由硝酸盐在反硝化细菌作用下转化为氮气N₂，从水中逸出，最终完成废水的脱氮这一过程，实际上也分为两步，第一步将硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步将亚硝酸盐转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气，转化过程如下所示：

反硝化过程中要有含碳有机物作为该过程的电子载体，该碳源既可以是废水或细胞体内的碳源，也可以外部投加，如用CH₃OH作为碳源。