硝化细菌为好氧菌种，由硝化酸菌群、亚硝化酸菌群、芽孢杆菌群等组成的硝化菌群。其中主要有亚硝化酸菌能将氨(NH3)氧化为亚硝化酸盐(NO2)，而硝化酸菌能将亚硝化酸盐氧化为(NO3)，能有效去除污水中的氨氮。
pH值会影响水中分子性氨（NH3）与离子性铵（NH4+）的浓度平衡，其中只有分子态氨能用于硝化作用。在总氨量一定状况下，pH值越高，氨浓度比例越高。因此用于硝化作用的反应基质浓度越高，硝化速率越有利。
溶氧（DO）是硝化作用中，不可缺少的要素之一，同时也是维持硝化细菌生理代谢的重要因子。硝化作用要消耗大量氧气，建议最少溶氧不要低于3ppm以下，最适5~8ppm之间。如果浓度高于20ppm，可能会对许多菌种的硝化作用产生抑制。
