废水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。生物脱氮一般采用好氧和厌氧联合的方式，好氧将氨氮转化为硝态氮，厌氧将硝态氮转化为氮气，实现脱氮，一般厌氧放在好氧之前，所以要求由部分的消化液回流。