Het Demon-proces vindt plaats in een batch-reactor en kent in principe drie cycli per dag. Elke cyclus bestaat uit een periode van voeden en afwisselend beluchten, een periode van bezinken en een periode van aflaten.
Voor verwijdering van ammonium uit centraat wordt op de zuivering Apeldoorn het Demon-proces gebruikt. In dit biologische proces wordt een deel van het ammonium, met behulp van zuurstof, omgezet in nitriet. Vervolgens wordt het resterende ammonium samen met het gevormde nitriet omgezet in stikstofgas. Conventionele systemen zetten het ammonium om in nitraat, waarvoor meer zuurstof voor nodig is. Bovendien hebben conventionele systemen een organische koolstofbron nodig om nitraat naar stikstofgas om te zetten.
Demon werkt zonder koolstofbron en verbruikt bovendien 60% minder energie. Het centraat uit de centrifuges wordt eerst opgevangen in een centraatbuffertank. Vanuit de centraatbuffertank wordt het centraat naar de Demon-reactor gepompt. De Demon-reactor bestaat uit een tank waarin het centraat afwisselend wordt belucht en gemengd.
De behandeling vindt plaats in cycli van acht uur. Gedurende de eerste zes uur van de cyclus wordt de reactor langzaam opgevuld met centraat. Tegelijkertijd wordt de reactorinhoud afwissselend belucht en gemengd. Tijdens de beluchte periode vindt een biologische reactie plaats, waarbij een deel van het ammonium wordt omgezet in nitriet. Hiervoor is zuurstof nodig. Bij deze reactie wordt ook zuur gevormd. Door de vorming van zuur daalt de pH. Deze pH-daling kan worden gebruikt om de voortgang van de reactie te meten. Als de pH 0,01 punt is gedaald is er voldoende nitriet voor de volgende stap in het proces. De beluchting wordt dan gestopt. Onder zuurstofloze omstandigheden wordt het nitriet, samen met de resterende ammonium, omgezet in stikstofgas. Dit gas ontwijkt naar de lucht. Dat is geen probleem, omdat lucht al voor 80% uit stikstofgas bestaat. De omzetting van nitriet en ammonium naar stikstofgas wordt veroorzaakt door speciale deamonifiserende bacteriën. Vandaar de naam Demon. Tijdens het deamonificatieproces loopt de pH weer langzaam op. Als de pH weer 0,01 punt is gestegen begint de beluchting opnieuw. Na zes uur wordt het proces gestopt. Om de bacteriën van het water te scheiden wordt gedurende één uur het slib, dat in de reactor aanwezig is, bezonken. Door bezinking ontstaat een heldere bovenstaande waterlaag. Deze laag wordt afgelaten waarbij het biologische slib, met daarin de actieve bacteriën, in de reactor achterblijft. Vervolgens kan de volgende cyclus beginnen.
Opnieuw wordt gedurende zes uur de reactor gevuld en afwisselend belucht en gemengd. Na zes uur begint weer een bezinkfase, waarna het bovenstaande water kan wordt afgelaten. Op deze manier kunnen per dag drie cycli worden doorlopen.
In het Demon-proces wordt maar de helft van de ammonium met gebruik van zuurstof omgezet naar nitriet. De overige ammonium wordt zonder zuurstof omgezet. Het toevoeren van zuurstof kost veel energie. Hierdoor gebruikt het Demon-proces 60% minder energie voor stikstofomzetting dan conventionele systemen. Bovendien wordt het geproduceerde nitriet omgezet in stikstofgas onder gebruik van ammonium. Andere systemen gebruiken hier een dure koolstofbron voor, zoals methanol. Doordat het Demon-proces geen chemicaliën gebruikt en 60% energie bespaart is Demon een duurzame methode voor stikstofverwijdering.
