短程反硝化原理是基於硝化過程中的動力學特性差異，通過控制硝化反應僅進行到亞硝酸鹽（NO2--N）階段，從而實現亞硝酸鹽的累積，隨後進行反硝化反應。具體來說：
硝化過程：在硝化過程中，氨氮（NH4+-N）首先被氨氧化細菌（AOB）氧化為亞硝酸鹽氮（NO2--N），然後由亞硝酸鹽氧化細菌（NOB）將亞硝酸鹽氮進一步氧化為硝酸鹽氮（NO3--N）。短程硝化反硝化工藝利用AOB和NOB在動力學特性上的差異，控制硝化過程只進行到NO2--N階段，從而積累大量的NO2--N。
反硝化過程：在缺氧條件下，反硝化菌利用NO2--N和NO3--N作為電子受體，將它們還原成氮氣（N2），從而完成反硝化過程。這個過程可以在沒有溶解氧的情況下進行，因為反硝化菌使用有機物作為電子供體提供能量。
短程硝化反硝化的優點包括節省了將NO2--N氧化為NO3--N所需的好氧量，提高了總氮（TN）的去除率，並且可以在低C/N比的廢水中節省動力費用和碳源費用。此外，通過調節溫度可以抑制硝酸菌的生長而不影響亞硝酸菌，從而實現短程硝化反硝化過程。