生物除铁除锰技术是以“生物固锰除锰机理”为核心的成套工程应用技术，其成败的关键在于能否在滤层内创造出适宜铁、锰氧化细菌生存、繁殖的良好微环境，进而获得铁、锰氧化细菌数量的最大限度增殖与稳定。而生物滤层内生态系统的稳定必须依靠稳定的营养条件。另外如何论证不同地区不同水质的含铁含锰地下水能否应用生物除铁除锰技术，也需要对生物除铁除锰滤层的营养条件进行研究。 本试验通过实验室模拟滤柱，采用人工配水的方式对滤层的营养条件进行了研究。研究着眼于整个生物滤层系统的营养条件，通过测定整个生物滤层对铁、锰的去除效果来考察营养物质对生物滤层综合生化能力的影响，从而探求了生物滤层对溶解氧、铁、锰、碳、氮以及其它矿质元素等营养元素的需求。 对溶解氧的研究表明，生物滤层除铁除锰不需要高溶解氧，DO在一定范围内的变化对生物除铁除锰效率的提高无显著影响。对铁的研究表明，没有Fe<2+>生物滤层就不可能建立起来，在生物除铁除锰滤层中，铁参与了生物滤层的代谢，铁虽然在无菌存在的条件下就可以完成氧化，但在生物滤层中铁的氧化与细菌的繁殖有关，并且在维持生物滤层的生态稳定上是不可缺少的。无论在滤层培养阶段还是稳定运行阶段，滤层内的铁、锰氧化细菌对进水铁的营养需求极低。通过对碳氮钙镁等元素的研究表明，成熟滤层对有机物具有一定的去除能力，而无机碳减少量相对较大，大约有3～4mg/L，溶解在水中的二氧化碳即可保证滤层对碳的需求。成熟滤层将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，但这种转化实际上并没有使水中氮的总量减少，而只是氮的形态发生了转化，而滤柱内氮的减少是被生物体利用的结果，极低的氮素含量既可保证成熟生物滤层对氮素的需求。生物除铁除锰滤层对镁的利用很少，约在0.1 mg/L以下；而对钙的利用量较大，约在1～2 mg/L左右。主要钙对生物絮体及生物膜的形成有一定的作用。通过对生物滤层内生态的研究，得到铁、锰氧化细菌大部分属于贫营养微生物，贫营养微生物的细胞比表面积与体积之比都非常大等特性以及自身的一些特殊结构，使其适于在贫营养环境中生存，得以在滤层中大量繁殖。生物滤层内优势菌群的存在也正是滤层高效除锰能力的原因所在。