生物脫氮，在八十年代后期逐步實現工業化流程，目前，常用的生物脫氮工藝有A2/O法、SBR法、氧化溝法等。
生物脫氮是利用自然界氮的循環原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有機物轉化成氨氮，而后在好氧條件下，由硝化菌左右變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量（比如乙酸鈉），使硝酸鹽氮變成氮氣逸出，這階段稱為缺氧反硝化。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應，反應能量從有機物中獲取。在硝化和反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脫氮系統中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長主要是在缺氧條件下進行，并且要用充裕的碳源(
乙酸鈉)提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。
由此可見，生物脫氮系統中硝化與反硝化反應需要具備如下條件：
硝化階段：足夠的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合適的溫度，最好在20℃，不能低于10℃，，足夠長的污泥泥齡，合適的PH條件。
反硝化階段：硝酸鹽的存在，缺氧條件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源(
乙酸鈉做能源)，合適的PH條件。