Als Nitrifikation bezeichnet man die Umwandlung von Ammoniumstickstoff in Nitratstickstoff. Dies geschied in zwei Schritten, spezielle Bakterien wandeln Ammonium (NH4) in Nitrit (NO2) um und andere dieses Nitrit in Nitrat (NO3). Zu diesem Vorgang wird Sauerstoff benötigt. Aus diesem Grund findet dieser Prozess im belüfteten Teil des Belebungsbeckens statt.
Die gesamte ablaufende Reaktion der Nitrifikation sieht folgendermaßen aus:
NH4+ + 2O2 --> NO 3- + H2O + 4H+