廢水生物脫氮，一般由硝化和反硝化兩個過程完成，而硝化過程分為氨氧化階段和亞硝酸鹽氧化階段。這兩個階段分別由氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)獨立催化完成。
第一階段是在AOB的作用下，將氨氮NH3-N氧化為亞硝態氮NO2―N;而第二階段是在NOB的作用下，將亞硝態氮NO2―N氧化為硝態氮NO3―N。
由于硝化反應是由兩類生理特性完全不同的細菌獨立催化完成的不同反應，所以需要通過適當控制條件，可以將硝化反應控制在NO2―N階段，阻止NO2―N的進一步氧化，隨后直接進行反硝化，這就是短程硝化反硝化的作用機理。
