硝化細菌為好氧菌種，由硝化酸菌羣、亞硝化酸菌羣、芽孢桿菌羣等組成的硝化菌羣。其中主要有亞硝化酸菌能將氨(NH3)氧化為亞硝化酸鹽(NO2)，而硝化酸菌能將亞硝化酸鹽氧化為(NO3)，能有效去除污水中的氨氮。
pH值會影響水中分子性氨與離子性銨的濃度平衡，其中只有分子態氨能用於硝化作用。在總氨量一定狀況下，pH值越高，氨濃度比例越高。因此用於硝化作用的反應基質濃度越高，硝化速率越有利。
溶氧是硝化作用中，不可缺少的要素之一，同時也是維持硝化細菌生理代謝的重要因子。硝化作用要消耗大量氧氣，建議最少溶氧不要低於3ppm以下，最適5~8ppm之間。如果濃度高於20ppm，可能會對許多菌種的硝化作用產生抑制。
