Suhu
Dalam sistem nitrifikasi biologis, bakteri nitrifikasi sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Dalam kisaran 5–35 derajat, mereka dapat melakukan aktivitas metabolisme fisiologis normal. Ketika suhu air limbah di bawah 15 derajat, laju nitrifikasi menurun secara signifikan. Ketika suhu di bawah 10 derajat, sistem nitrifikasi yang sudah dimulai hampir tidak dapat mempertahankan operasinya, dengan laju nitrifikasi hanya 25% dibandingkan pada suhu 30 derajat. Meskipun peningkatan suhu meningkatkan aktivitas biologis dan laju nitrifikasi, suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan kematian sejumlah besar bakteri nitrifikasi. Dalam operasi sebenarnya, suhu reaksi nitrifikasi harus di bawah 38 derajat. Oleh karena itu, pelaksanaan proyek air limbah amonia tinggi idealnya dijadwalkan pada musim dengan suhu udara di atas 15 derajat . Jika pengaktifan di musim dingin diperlukan, strain dari instalasi pengolahan air limbah amonia tinggi atau sistem dengan insulasi dan pemanasan harus digunakan.
Nilai pH
Bakteri nitrifikasi sangat sensitif terhadap perubahan pH. Nilai pH optimal adalah 8,0–8,4. Pada kondisi pH optimal tersebut, laju nitrifikasi dan rasio maksimum bakteri nitrifikasi dapat mencapai nilai maksimumnya. Selama budidaya bakteri nitrifikasi, pH influen yang tinggi yaitu sekitar 8,0 adalah kondisi yang ideal. Namun, hal ini tidak boleh dilakukan secara berlebihan; mempertahankan pH sistem di atas 6,5 sudah cukup. Jika turun di bawah tingkat ini, alkalinitas, seperti soda kaustik atau soda abu, harus segera ditambahkan.
Oksigen Terlarut
Oksigen merupakan akseptor elektron pada proses nitrifikasi. Tingkat oksigen terlarut dalam reaktor secara langsung mempengaruhi proses nitrifikasi. Dalam sistem lumpur aktif, sebagian besar peneliti percaya bahwa oksigen terlarut harus dikontrol antara 1,5 dan 2,0 mg/L; di bawah 0,5 mg/L, nitrifikasi cenderung berhenti. Saat ini banyak peneliti yang meyakini bahwa SND (Special Noise Discharge) dapat terjadi pada DO rendah (1,5 mg/L). Jika DO > 2,0 mg/L, pengaruh konsentrasi oksigen terlarut pada proses nitrifikasi dapat diabaikan. Namun konsentrasi DO tidak boleh terlalu tinggi, karena oksigen terlarut yang berlebihan dapat menyebabkan dekomposisi bahan organik yang terlalu cepat, mengakibatkan kekurangan nutrisi bagi mikroorganisme, lumpur aktif mudah menua, dan struktur menjadi longgar. Selain itu, oksigen terlarut yang terlalu tinggi menyebabkan konsumsi energi yang berlebihan, yang secara ekonomi tidak diinginkan.
Usia Lumpur
Untuk menjamin kelangsungan hidup bakteri nitrifikasi dalam sistem reaktor aliran kontinu, waktu tinggal (θc)N mikroorganisme dalam reaktor harus lebih besar dari waktu pembentukan minimum (θc)minN untuk bakteri nitrifikasi autotrofik. Jika tidak, laju hilangnya bakteri nitrifikasi akan melebihi laju pertumbuhan bersih, sehingga menyebabkan kepunahan total bakteri tersebut dari sistem. Secara umum, nilai (θc)N harus setidaknya dua kali waktu pembentukan minimum bakteri nitrifikasi, yaitu faktor keamanan harus lebih besar dari 2.
Logam Berat dan Zat Beracun
Selain logam berat, zat yang menghambat nitrifikasi antara lain: nitrogen amonia konsentrasi tinggi, bahan organik nitrat konsentrasi tinggi, dan kation kompleks.
BOD
Jika BOD dalam sistem tinggi, bakteri heterotrofik akan bersaing dengan bakteri nitrifikasi untuk mendapatkan oksigen terlarut. Karena jumlah bakteri heterotrofik jauh lebih besar dibandingkan bakteri nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seringkali tidak dapat memperoleh oksigen terlarut yang cukup sehingga tidak dapat tumbuh dan berkembang biak pada kondisi BOD tinggi. Umumnya, BOD yang lebih tinggi dari 20 mg/L akan menghambat bakteri nitrifikasi. Jika kandungan COD atau karbon-nitrogen influen terlalu tinggi, budidaya bakteri nitrifikasi harus dicapai melalui aerasi yang diperpanjang. Hal ini berarti melanjutkan aerasi bahkan ketika COD sistem sudah dalam batas yang dapat diterima atau pada tingkat yang rendah, sehingga memberikan waktu pertumbuhan yang cukup bagi bakteri nitrifikasi. Selama aerasi, oksigen terlarut juga harus dikontrol secara hati-hati, idealnya di bawah 3 mg/L, untuk mencegah percepatan penuaan lumpur.
Konsentrasi Nitrogen Amonia
Bakteri nitrifikasi terhambat ketika konsentrasi nitrogen amonia sistem mencapai 200 mg/L. Oleh karena itu, direkomendasikan agar konsentrasi nitrogen amonia dalam sistem tidak melebihi 150 mg/L. Dalam pengolahan air limbah amoniak tinggi, karena konsentrasi nitrogen amonia influen yang tinggi, jika tidak dipantau dengan cermat, konsentrasi nitrogen amonia dapat meningkat ke tingkat tertentu selama beberapa siklus, seringkali melebihi 200 mg/L di tangki A. Oleh karena itu, selama budidaya bakteri nitrifikasi dan pengoperasian normal, konsentrasi nitrogen amonia limbah sistem harus selalu dipertahankan dalam persyaratan proses untuk memastikan bahwa sistem menghasilkan air yang berkualitas sejak awal pengoperasian.
