传统氧化沟的脱氮，主要是利用沟内溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，从而达到脱氮的目的。其大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，因此是非常经济的。但在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。
随着氧化沟工艺的反展，目前，在工程应用中比较有代表性的有形式有：多沟交替式氧化沟（如三沟式，五沟式）及其改进型、卡鲁塞尔氧化沟及其改进型、奥贝尔(Orbal)氧化沟及其改进型、一体化氧化沟等。他们都具有一定的脱氮除磷能力。
生物膜其反应过程是：
①基质向生物膜表面扩散，
②在生物膜内部扩散，
③微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应，
④代谢生成物排出生物膜。
生物膜法处理的机理是使工程菌和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥，污水与生物膜接触时，污水中的有机污染物、藻类、氮、磷等营养物，被生物膜上的微生物所摄取，使微污染水得到净化，微生物自身也得到繁殖。这种处理方法能够有效的去除污水中有机污染物，降低污染物总量，使水体得到净化，在污水及微污染水的处理中得到了应用。