一般来说，废水中的氮是以多个形式存在的，如有机氮、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等。氨氮只是其中的一种形式。氨氮在微生物作用下，通常是经硝化和反硝化的一系列反应，使其转化为氮气，从污水中去除。
首先，在好氧硝化反应阶段中，好氧硝化菌将氨氮转化为歪硝酸盐氮或硝酸盐。而这两种都是自养菌，可以自行利用废水中的碳源，获得去除氨氮的能量。
在进入缺氧段，反硝化菌会将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，从水中释放出来。
在反硝化过程中，由于我国大部分水质属于高氮低碳性质，反硝化菌在脱氮过程中需要添加外来碳源以满足其新陈代谢需要。因此，会在反硝化池中添加甲醛、葡萄糖、复合碳源等外来碳源。
上面所说的生物法是目前应用得最为广泛的、低成本、高安全性处理方法。而在实际废水中的氨氮处理中，可能限制于生化条件等，还可能使用折点加氯法、离子交换法、空气吹脱法、气提法、化学沉淀法等。