相关研究表明，在一定温度范围内，温度每降低10℃，微生物活性随之下降一倍，当环境温度低于4℃时，微生物几乎停止生命活动，污水处理效果下降甚至完全消失。
在最适温度以下随着温度降低硝化细菌的活性也随之下降，当温度下降10℃，硝化细菌最增殖速率和活性至少降低一半，12℃时反应速率下降50%，在5℃时停止硝化作用。 反硝化的最适温度在15-20℃之间，低于此温度时反硝化菌的代谢能力降低到较低水平，反硝化反应 受到 明显抑制，当温度低于5℃时反硝化作用几乎停止。
温度降低影响微生物的新陈代谢和生理活性，微生物增殖速度下降，从而影响聚磷菌的释磷和吸磷的效果，导致系统的除磷功能下降;
低温情况下，聚糖菌成为了生化系统中的优势菌群，聚磷菌的优势地位遭到破坏;
对于活性污泥和生物膜耦合的新型脱氮除磷工艺，在低温条件下，总磷的去除率受有机负荷的影响比正常温度更明显。
这些菌属会在生长过程中互相勾连、聚合成团，从而形成较大的颗粒，产生大量的剩余污泥，如不及时排除，就会引起污水处理厂的污泥膨胀。
这会导致活性污泥颗粒细碎，不易形成大颗粒絮状物，从而使得污泥颗粒的沉降性能下降，降低了泥水分离的效果，导致出水中常有细小悬浮颗粒出现，影响了出水效果。
目前多数城市季节过渡不明显，秋冬来临常常伴随环境温度都突然降低。这种情况下，微生物很难在短期内轻易适应，需要人为来补充更适应环境的微生物。因此，污水处理应总结往年气温变化规律，据此提前做好相应预案，在秋季气温刚开始下降时，缓慢的进行活性污泥的置换，稳步提高微生物对低温天气的适应性。值得一提的是，该操作最好能在秋末冬初完成置换，逐渐提升污泥浓度，直至达到冬季运行工况下的活性污泥浓度，以保证生化处理工艺的稳定运行。
但这种做法常常伴有一些风险。稳定运行的活性污泥内蕴含有大量微生物，如果短时间内通过不脱泥或者少脱泥来实现污泥浓度的提升，会使微生物生长时间过长，从而会引起污泥过度老化，最终导致产生生物泡沫或者污泥膨胀。
因此，无论是任何工艺调整，都必须保证剩余污泥的稳定排放。污水处理厂应该在保证污泥稳定排放的前提下，采用一些较为缓和的措施来控制污泥泥龄，这需要一个较长时间的工艺调整过程。
