يمكن إزالة النتروجين من مياه الفضلات باستعمال سيرورة نترتة إزالة النترتة يحصل فيها كل من نوعي تفاعل النتروجين على التتالي. في الخطوة الأولى، تكون البيئة هوائية، وهذه تشجع النترتة الجرثومية التي تحول أيونات الأمونيوم المائي إلى نترات:
 

وتتطلب الخطوة الثانية ظروفاً لاهوائية تحصل إزالة النترتة بوجود جراثيم مزيلة للنترتة من قبيل البسويدوموناز pseudomonase والمكورات المكروية (micrococcus) والسرتيا (serrtia) والجراثيم اللاصبغية achromobacter).

تتوسط هذه الجراثيم سيرورات إرجاع تعمل فيها السكريات والكربوهدرات والمركبات العضوية الأخرى الموجودة في مياه الفضلات معطيات للإلكترونات، فتتحول النترات المنحلة إلى غاز النتروجين (التفاعل 16.16). وفي كثير من الحالات، تنتج من التفاعل مقادير صغيرة من أيونات الأمونيوم والأمونيا الطيارة بوصفها نواتج ثانوية:
 

في هذا التفاعل، مثلت قابلات الإلكترونات بالصيغة العضوية العامة CH₂O . أن الكتلة الحيوية في مياه الفضلات يمكن أن تكون عامل إرجاع في إزالة النترتة، يُضاف الميثانول غالباً بصفته متمماً ، لأنه يضمن تفاعلاً أعلى سرعة وأكثر اكتمالاً ضمن ومع الظروف اللاهوائية.
يُري الشكل 5.16 نموذجاً مبسطاً لمنظومة معالجة حيوية قائمة على سيرورة النترتة وإزالة النترتة.
صحيح أن السيرورتين الحيويتين المكرويتين تبدوان غير متوافقتين بسبب اختلاف سلسلتي البيئات المطلوبة في كل منهما، إلا أنه من الممكن تحقيق منظومة كيميائية حيوية مشتركة لإزالة النتروجين والفوسفور تسلسلياً، وذلك بتدوير تيار الفضلات. على سبيل المثال، في منظومة إزالة الفوسفور المبينة في الشكل 4.16، يُعطي تدوير السائل من المنقي إلى الحوض غير المهوى منظومة تسمح بحصول النترتة وإزالة النترتة. لكن إزالة هذين المغذِّيين باستعمال محطات معالجة مياه الفضلات الحيوية هذه وغيرها يتطلب عناية شديدة بتصميم ظروف التشغيل والتحكم فيها. فحتى في المنظومة الحيوية، من الضروري غالباً إضافة الشَّب (أو) مخثّر (آخر) في مكان ملائم من المحطة، وذلك لتحسين إزالة الفوسفور والجسيمات الصلبة.
 

الشكل 5.16 مخطط توضيحي لسيرورة النترتة وإزالة النترتة الحيوية لإزالة النتروجين من مياه الفضلات. لاحظ أن هذه المنظومة تعكس بطريقة ما سيرورتي إزالة الفوسفور الحيويتين. تمثل الأسهم المفرغة مسار تيار مياه الفضلات، وتمثل الأسهم الصماء الحمأة المفصول.
 

أما إحدى المثالب الرئيسية في المنظومات الحيوية فهي الحاجة إلى عدة خزانات كبيرة لتحقيق البيئات والسيرورات المختلفة. وذلك يقتضي إقامة منشآت ضخمة ونفقات تشغيل علاوة على سعر الأرض وتكاليف إنشاء المحطة.
 

النقطة الرئيسية 3.16 تُصنف منظومات معالجة مياه الفضلات عموماً على أنها أحادية وثنائية وثلاثية، وذلك تبعاً لأنواع السيرورات التي تُستعمل في المعالجة. والمادة العضوية والفوسفور والنتروجين هي مكونات تجب إزالتها من مياه الصرف الصحي لتقليل مفعول تلك المياه في التجمع المائي الذي تصب فيه وفي النظام البيئي المحيط. وقد جرى تطوير سيرورات كيميائية وحيوية لإزالة تلك الملوّثات من مياه الفضلات.