水平潜流人工湿地中氮的去除方式主要包括植物吸收、基质吸附和硝化-反硝化作用等，其中硝化-反硝化作用是其最主要的脱氮机理。污水中的氮主要以有机氮和无机氮2种形态存在，污水进入水平潜流人工湿地后，有机氮被氨化成无机氮，通过硝化及反硝化作用被进一步去除。硝化过程在好氧条件下由亚硝化细菌和硝化细菌来完成.

硝化作用取决于湿地中的溶解氧含量，当湿地中的溶解氧含量足已支持好氧硝化细菌的生长时，硝化反应才得以顺利进行。

反硝化过程则在缺氧条件下由反硝化细菌来完成。根据反硝化原理，反硝化过程是从NO₃到NO₂、NO、N₂O、N₂。反硝化作用取决于湿地中的碳源含量，充足的碳源可以为反硝化作用提供足够的电子供体，进而推动上述各半反应的顺利进行。

在水平潜流人工湿地脱氮的过程中，硝化反应仅仅将氨氮转化成硝态氮，并没有使氮从水体中真正脱除。反硝化作用则将硝态氮转换成N₂或N₂O,使水体中的氮转化成气态氮逸出系统。因此，反硝化作用被认为是系统脱氮的关键因素 。