温度是影响细菌生长和代谢的重要环境条件。绝大多数微生物正常生长温度为20~35℃。温度主要是通过影响微生物细胞内某些酶的活性而影响微生物的生长和代谢速率，进而影响污泥产率、污染物的去除效率和速率；温度还会影响污染物降解途径、中间产物的形成以及各种物质在溶液中的溶解度，以及有可能影响到产气量和成分等。低温减弱了微生物体内细胞质的流动性，进而影响了物质传输等代谢过程，不同于高温带来的毁灭性影响，其抑制作用通常是可恢复的。
由于低温状态下硝化细菌的繁殖速率降低，体内的酶活性被抑制，代谢速度缓慢。硝化速率一般低于15℃活性开始降低，当温度低于12℃时硝化反应速率显著下降，在污水温度小于8℃时，微生物菌胶团的硝化、反硝化活动受到明显抑制甚至停止。因此冬季最容易造成氨氮处理能力下降，氨氮超标现象。
目前国内外普遍采用解决措施是：
1.有条件的提前进行加盖保温增效，确保系统水温至少大于8℃。曝气池、池壁采用发泡保温板保温，外砌砖围护（炉渣、膨胀珍珠岩等填充）结构，池顶加盖等保温措施。用热蒸汽给进入曝气池的污水加热。
2.投加低温硝化菌，提高硝化菌的数量和繁殖能力，从而维持硝化能力不下降。根据监测数据定期投加硝化菌，增加强效微生物的方法来增加污泥中硝化细菌的含量是目前市场上普遍采用的方法之一。
3.提高污泥浓度。冬季微生物增殖缓慢，作为自养菌的硝化细菌增殖更为缓慢，适当提高污泥浓度MLSS，在细菌代谢能力下降的前提下，可以使总量的污泥代谢能力能保持稳定。
虽然说用蒸汽给进入曝气池的污水加热是最直接有效的方法，但很多污水处理厂不具备条件，或出于安全考虑无法实现。因此现实中最普遍常用的方法是定期投加硝化菌，增加强效微生物的方法来增加污泥中硝化细菌的含量，从而保证生化系统的稳定运行。
