a) Nitritação – isto é, oxidação do amoníaco sob a forma do ião NH4+ em nitrito, devido à acção de bactérias do género Nitrosomonas. Esta reacção pode ser descrita da seguinte forma:
NH3 + H2O <--> NH4+ + OH-
2 NH4+ + 3 O2 -> 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+ + Biomassa celular
b) Nitratação – oxidação do nitrito em nitrato, que é realizada por bactérias do género Nitrobacter, segundo a reacção que se segue:
2 NO2- + O2 -> 2 NO3- + Biomassa celular
Quer na fase da nitritação quer na fase da nitratação, os organismos que nela intervém são autotróficos e utilizam o anidrido carbónico ou o bicarbonato como fontes de carbono. Os microrganismos autotróficos são muito sensíveis à variação das condições ambientais, nomeadamente:
. Oxigénio dissolvido – É necessário que aquele valor seja superior a 2 mg/l para evitar limitações;
. pH – Verifica-se também uma influência do pH. Este deverá estar compreendido entre 6.0 e 9.0, localizando-se óptimo para as duas reacções próximo de 7.0;
. Alcalinidade – A alcalinidade é também um factor importante, dado que se torna necessário neutralizar o ácido nítrico formado. A ausência da quantidade de alcalinidade necessária provoca um decréscimo do pH, responsável pela inibição dos microrganismos nitrificantes, assim há que garantir que a alcalinidade residual na água a tratar se situa entre 50 e 100 mg CACO3/l para garantir um efeito tampão e limitar as variações daquele parâmetro. As exigências são da ordem de 9.13 mg de alcalinidade, expressa em carbonato de cálcio, por 1 mg de azoto amoniacal oxidado;
. Temperatura – A influência da temperatura na evolução do fenómeno de nitrificação é de extrema relevância. Ele verifica-se entre 5 e 45 ºC situando-se óptimo entre 25 e 32 ºC;
. Presença de tóxicos – A influência de alguns metais pesados na nitrificação é também conhecida. Entre estes poderia destacar-se a influência do crómio, do níquel e do zinco, que serão tóxicos para concentrações da ordem de 0.5 a 25 mg/l.