Nghiên cứu chỉ cho thấy hiệu quả của hệ thống xử lý sinh học chịu ảnh hưởng lớn của nhiều thông số vận hành. Mức độ sục khí, nhiệt độ, pH và thế oxy hoá khử của hệ thống cần phải được tối ưu để tạo ra tỷ lệ khử màu nhuộm lớn nhất.
Ú Oxygen
Nhân tố quan trọng nhất là ảnh hưởng của nồng độ oxy lên sự phát triển của tế bào và sự khử màu nhuộm. Trong suốt giai đoạn phát triển của tế bào, oxy sẽ ảnh hưởng quan trọng đối với đặc tính sinh lý của tế bào. Trong suốt giai đoạn khử màu nhuộm, nếu môi trường ngoại bào là hiếu khí, chất nhường điện tử có thế oxy hoá khử cao là oxy có thể ức chế cơ chế khử màu nhuộm. Điều này là do những electron sinh ra từ sự oxy hoá của chất nhường điện tử bởi các tế bào được ưu tiên sử dụng để khử oxy hơn là thuốc nhuộm azo và sản phẩm khử là nước không phải là chất khử.
Có thể kết luận từ những quan sát về hiệu quả khử màu hiếu khí và sự khuấy trộn, mà điều đó làm tăng nồng độ oxy trong dung dịch cần phải tránh. Tuy nhiên sự ức chế của sự khử màu azo dưới điều kiện hiếu khí chỉ có khuynh hướng là ảnh hưởng tạm thời hơn là ảnh hưởng thuận nghịch. Nếu không khí được thay thế với oxy không có nitơ thì hoạt động khử được bảo phục hồi và xảy ra với tốc độ tương tự dưới điều kiện kỵ khí liên tục đã được quan sát. Hiệu quả ức chế của oxy đối với sự khử màu nhuộm azo bằng vi khuẩn có thể được tóm tắt như là kết quả từ tính độc của nó đối với vi khuẩn kỵ khí từ sự ức chế trực tiếp của enzym khử azo hoặc từ sự khử oxy hơn là các dẫn xuất azo.
Ú Nhiệt độ
Trong nhiều hệ thống, tốc độ khử màu tăng khi nhiệt độ tăng trong khoảng xác định phụ thuộc vào hệ thống. Nhiệt độ cần để sinh ra tốc độ khử màu cao nhất có khuynh hướng phù hợp với nhiệt độ phát triển tế bào tối ưu là 35 - 45oC. Sự giảm sút hoạt động khử màu ở nhiệt độ cao có thể là do sự mất mát tế bào có khả năng phát triển hoặc sự biến chất của enzym khử azo. Tuy nhiên điều đó chỉ ra rằng với toàn bộ tế bào vi khuẩn, enzym khử azo tương đối ưa nóng và có thể duy trì hoạt động ở nhiệt độ 60oC.
Ú pH
pH tối ưu cho việc khử màu thường ở giá trị pH trung tính hoặc pH kiềm nhẹ. Tốc độ khử màu giảm mạnh khi pH acid mạnh hay pH kiềm mạnh. Sự khử sinh học các liên kết azo có thể làm tăng giá trị pH tuỳ theo dạng amin thơm chuyển hoá thường là hợp chất bazơ. Sự thay đổi pH trong khoảng 7,0 - 9,5 thì ảnh hưởng ít đến quá trình khử màu nhuộm. Chang et al., 2001 phát hiện rằng tốc độ khử màu nhuộm tăng khoảng 2,5 lần khi pH tăng từ 5,0 lên 7,0, trong khi tốc độ này không thay đổi với pH khoảng 7,0 - 9,5.
Ú Nồng độ màu nhuộm
Nồng độ của màu nhuộm có thể ảnh hưởng đến hiệu quả khử màu thông qua một sự kết hợp của các nhân tố bao gồm độc tố của màu nhuộm ở nồng độ cao và khả năng của enzym nhận biết cơ chất hiệu quả ở nồng độ thấp. Sani et al.,1994 nhận thấy nồng độ màu nhuộm 1 - 10 µM thì quá trình khử màu diễn ra dễ dàng nhưng khi nồng độ tăng lên 30 µM thì hiệu quả khử màu giảm.
Ú Cấu trúc màu nhuộm
Một số màu nhuộm azo rất khó bị loại bỏ bởi tế bào vi khuẩn. Các thuốc nhuộm với cấu trúc đơn giản và trọng lượng phân tử thấp thì hiệu quả khử màu cao hơn so với các thuốc nhuộm có trọng lượng phân tử cao hơn. Trong trường hợp cơ chế khử không enzym thì tốc độ khử chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi mật độ
electron trong nhóm azo. Sự thay thế của electron từ nhóm (-SO3H, -SO2NH2) ở vị trí para của vòng phenyl liên quan với liên kết azo sẽ làm tăng tốc độ khử màu.
Ú Chất nhường điện tử
Sự oxy hoá chất nhường điện tử hữu cơ và/hoặc hydro được kết hợp với nhau để loại bỏ màu. Bragger et al., 1997 chỉ ra rằng việc thêm các chất nhường electron như glucose hoặc ion acetate dường như kích thích sự khử cắt mạch liên kết azo. Tốc độ phản ứng khử chịu ảnh hưởng của các loại chất nhường điện tử khác nhau. Điều này rất quan trọng để xác định chất nhường electron sinh lý cho mỗi quá trình khử màu bằng phương pháp sinh học vì điều này không chỉ làm tăng tốc độ của quá trình khử màu mà còn đưa ra một dấu hiệu về cách thức enzym đảm nhận phản ứng khử màu.
Ú Thế oxy hoá khử
Quá trình khử màu phụ thuộc vào thế oxy hoá khử của các chất nhường và chất nhận electron, bởi vì bước kiểm soát tốc độ bao gồm một trạng thái cân bằng oxy hoá khử giữa màu nhuộm và nhân tố khử ngoại bào. Thế oxy hoá khử là một cách đo dễ dàng với một phân tử sẽ nhận electron và có thể bị khử. Vì vậy, thế oxy hoá khử dương càng cao thì phân tử bị khử càng nhanh chóng. Điều đó cho thấy tốc độ khử màu sẽ tăng với sự tăng thế sóng bán điện từ của cơ chất azo.