Сточные воды, связанные с производством, могут иметь активную реакцию от сильнокислой до сильнощелочной. В этом случае приходится нейтрализовать их, прежде чем направлять на очистные сооружения или спускать в водоем. Бытовые сточные воды обычно имеют слабощелочную реакцию с рНот 7,2 до 7,6. Для биохимических процессов очистки воды наиболее благоприятна величина рН 7...8.
При соответствующих условиях, а именно при наличии кислорода и температуре выше 40 °С, под действием определенных микроорганизмов происходит окисление азота аммонийных солей. В результате образуются сначала соли азотистой кислоты, или нитриты, а при дальнейшем окислении — соли азотной кислоты, или нитраты. Этот процесс называется нитрификацией и происходит он под действием нитрифицирующих бактерий. Нитрификация имеет большое значение при очистке сточных вод, так как при этом накапливается запас кислорода. А он может быть использован для окисления органических безазотистых веществ, если будет израсходован для этого процесса ранее растворенный в воде кислород.
Процесс отщепления кислорода называется денитрификацией; микроорганизмы, участвующие в этом процессе, называются денитрифицирующими. В результате денитрификации в атмосферу в виде газа выделяется азот. В процессе денитрификации нитритов освобождается несколько меньшее количество кислорода, так как часть его уходит на образование углекислого газа и воды.
Процесс нитрификации является конечной стадией минерализации азотсодержащих органических загрязнений. Наличие нитритов в очищенных сточных водах указывает на высокую степень их очистки. Поэтому нужно применять такие очистные сооружения, которые бы обеспечивали благоприятные условия для деятельности нитрифицирующих бактерий.
Как уже указывалось, нужно иметь кислород для окисления органических веществ, входящих в состав загрязненных сточных вод. Этот кислород в основном попадает из атмосферы. В начале процесса окисляются вещества, имеющие углерод, в результате чего образуются углекислый газ и вода. Затем окисляются вещества, имеющие азот. Происходит процесс образования нитритов, а затем нитратов. При достаточном содержании кислорода скорость окисления в первом процессе (окисление углеродистых веществ) обратно пропорциональна массе органического вещества. Иначе говоря, по мере окисления органического вещества скорость окисления все время уменьшается. Такое явление можно исправить только активным перемешиванием обрабатываемых сточных вод. Растворимость кислорода е сточных водах зависит еще от температуры и давления окружающей среды. При повышенном давлении и низкой температуре растворимость кислорода увеличивается.