廢水生物脫氮的基本原理就是在將有機氮轉化為氨態氮的基礎上，先利用好氧段經硝化作用，由硝化細菌和亞硝化細菌的協同作用，將氨氮通過硝化作用轉化為亞硝態氮、硝態氮。在缺氧條件下通過反硝化作用將硝氮轉化為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環。水中含氮物質大量減少，降低出水的潛在危險性，達到從廢水中脫氮的目的。生物脫氮一般采用好氧和厭氧聯合的方式，好氧將氨氮轉化為硝態氮，厭氧將硝態氮轉化為氮氣，實現脫氮，一般厭氧放在好氧之前，所以要求由部分的消化液回流。