般來說，廢水中的氮是以多個形式存在的，如有機氮、氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮等。氨氮只是其中的一種形式。氨氮在微生物作用下，通常是經硝化和反硝化的一系列反應，使其轉化為氮氣，從污水中去除。
首先，在好氧硝化反應階段中，好氧硝化菌將氨氮轉化為歪硝酸鹽氮或硝酸鹽。而這兩種都是自養菌，可以自行利用廢水中的碳源，獲得去除氨氮的能量。
在進入缺氧段，反硝化菌會將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣，從水中釋放出來。
在反硝化過程中，由于我國大部分水質屬于高氮低碳性質，反硝化菌在脫氮過程中需要添加外來碳源以滿足其新陳代謝需要。因此，會在反硝化池中添加甲醛、葡萄糖、復合碳源等外來碳源。
上面所說的生物法是目前應用得最為廣泛的、低成本、高安全性處理方法。而在實際廢水中的氨氮處理中，可能限制于生化條件等，還可能使用折點加氯法、離子交換法、空氣吹脫法、氣提法、化學沉淀法等。