廢水生物處理的主體是微生物，只有創造良好的環境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果。影響微生物生長的的條件主要有營養、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質等。
1、營養
營養是微生物生長的物質基礎，生命活動所需的能量和物質來自于營養。微生物細胞的組成（不包括H2O和無機物），可用化學式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物細胞的組成不盡相同，對碳氮磷比的要求也不完全相同。好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3- N計，P以PO43－-P計。微生物種類繁多，所需C、N、P的化學形式也不相同。如異養菌需要有機物為碳源，而自養菌以CO2和HCO3－為碳源。
幾乎所有的有機物都是微生物的營養源，為達到預期的凈化效果，控制合適的C:N:P比顯得十分重要。微生物除需要C、H、O、N、P外，還需要S、Mg、Fe、Ca、K等元素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微量元素。
2、溫度
微生物的種類不同生長溫度不同，各種微生物的總體溫度范圍是0~80℃。根據適應的溫度范圍，微生物可分為低溫性（好冷性）、中溫性和高溫性（好熱性）三類。低溫性微生物的生長溫度為20℃以下，中溫性微生物的生長溫度為20~45℃，高溫性微生物的生長溫度為45℃以上。好氧生物處理以中溫為主，微生物的最適生長溫度為20～37。厭氧生物處理時，中溫微生物的最適生長溫度為25~40℃，高溫微生物的最適生長溫度為50~60℃。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個溫度段，分別叫做中溫消化（發酵）和高溫消化（發酵）。隨著科學技術的發展，厭氧反應已能在20~25℃的常溫下進行，這就大大降低了運行費用。
在適宜的溫度范圍內，每升高10℃，生化反應速度就提高1~2倍。所以，在較高最適溫度條件下生物處理效果較好。人為改變污水溫度將增大處理成本，所以好氧生物處理一般在自然溫度下進行，即在常溫下進行。好氧生物處理效果受氣候的影響較小。厭氧生物處理受溫度影響較大，需要保持較高的溫度，但考慮到運行成本，應盡量采用常溫下運行（20~25℃）。如果原污水的溫度較高，應采用中溫發酵（33~38℃）或高溫發酵（52~57℃）。如果有足夠的余熱或發酵過程中產生足夠的沼氣（高濃度有機污水和污泥消化），則可以利用余熱或沼氣的熱能實現中溫和高溫發酵。一般情況下，一日內溫度的波動不宜超過℃。所以，在生物處理時要控制適宜的水溫并保持穩定。
3、pH值
酶是一種兩性電解質，pH值的變化影響酶的電離形式，進而影響酶的催化性能，所以pH值是影響酶活性的重要因素之一。不同的微生物具有不同的酶系統，就有不同的pH值適應范圍。細菌、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應范圍是4~10。酵母菌和霉菌的最適pH為3.0~6.0。大多數細菌適宜pH=6.5~8.5的中性和偏堿性環境。好氧生物處理的適宜pH為6.5~8.5，厭氧生物處理的適宜pH為6.7~7.4（最佳pH為6.7~7.2）。在生物處理過程中保持最適pH值范圍非常重要。否則，微生物酶的活性降低或喪失，微生物生長緩慢甚至死亡，導致處理失敗。
進水pH值的突然變化會對生物處理產生很大的影響，這種影響不可逆轉。所以保持pH值的穩定非常重要。
4、溶解氧
好氧微生物的代謝過程以分子氧為受體，并參與部分物質的合成。沒有分子氧，好氧微生物就不能生長繁殖，所以，進行好氧生物處理時，要保持一定濃度的溶解氧（DO）。供氧不足，適合低溶解氧生長的微生物（微量好氧的發硫菌）和兼性微生物大量繁殖。它們分解有機物不徹底，處理效果下降，且低溶解氧狀態下絲狀菌優勢生長，引起污泥膨脹。溶解氧濃度過高，不僅浪費能量，而且會因營養相對缺乏而使細胞氧化和死亡。為取得良好的處理效果，好氧生物處理時應控制溶解氧在2~3mg/L（二沉池出水0.5~1mg/L）為宜。
厭氧微生物在有氧的條件下生成H2O2，但沒有分解H2O2的酶而被H2O2殺死。所以，在厭氧生物處理反應器中決不能有分子氧存在。其他氧化態物質如SO42－、NO3－、PO43－和Fe3+等也會對厭氧生物處理產生不良影響，也應控制它們的濃度。
5、有毒物質
對微生物有抑制和毒害作用的化學物質叫有毒物質。它能破壞細胞的結構，使酶變性而失去活性。如重金屬能與酶的-SH基團結和，或與蛋白質結合使之變性或沉淀。有毒物質在低濃度時對微生物無害，超過某一數值則發生毒害。某些有毒物質在低濃度時可以成為微生物的營養。有毒物質的毒性受pH值、溫度和有無其他有毒物質存在等因素的影響，在不同條件下毒性相差很大，不同的微生物對同一毒物的耐受能力也不同，具體情況應根據實驗而定。