To spôsobuje hladovanie alebo intoxikáciu buniek, čo najprv zapríčiňuje inhibíciu rastu a napokon odumieranie mikroorganizmov. Stacionárna fáza začína vtedy, keď počet odumretých buniek je rovnaký ako počet vznikajúcich buniek. V tejto fáze je substrát z roztoku prakticky vyčerpaný a rast buniek sa zastavil. 6. Fáza odumierania začína po stacionárnej fáze. Nedostatok substrátu vyvoláva odumieranie mikroorganizmov a ich postupnú mineralizáciu, tým sa zmenšuje aj hmotnosť biomasy.

Rastovú krivku môžeme sledovať iba v diskontinuálnom systéme. Jej priebeh nemožno opísať jediným matematickým vzťahom. Najjednoduchšie sú pomery v exponenciálnej fáze rastu, v ktorej sa bunky rozmnožujú podľa vzťahu:





Kde X, X0 je koncentrácia biomasy (sušiny mikroorganizmov alebo počet mikroorganizmov v jednotke objemu), a čase t a t0,
m - špecifická rastová rýchlosť.

Touto rovnicou je jednoznačne definovaná špecifická rýchlosť. Ak označíme čas potrebný na zdvojnásobenie počtu mikroorganizmov na začiatku exponenciálnej fázy rastu ako tG, úpravou získame vzťah:






Čas tG (generačný čas) závisí len od špecifickej rastovej rýchlosti. Keď zanedbáme možnosť vplyvu inhibítorov, špecifická rastová rýchlosť závisí os koncentrácie limitujúceho substrátu (S) podľa Monodovej rovnice:





Kde mmax je maximálna špecifická rastová rýchlosť,
k S – saturačná konštanta číselne sa rovná koncentrácii substrátu, pri ktorej je špecifická rastová rýchlosť polovičná v porovnaní s maximálnou).Hodnota saturačnej konštanty kS je pre väčšinu substrátov mikroorganizmov veľmi malá, čo je veľmi dôležité pre biologické čistenie odpadových vôd.

Väčšina čistiacich procesov je prietoková (kontinuálna). Najjednoduchším prípadom je prietoková kultivácia bez recirkulácia mikroorganizmov. Obr. Schéma kontinuálnej kultivácie bez recirkulácie mikroorganizmov

Do kultivačnej nádrže (objem V) priteká prietokový objem Q roztoku (odpadovej vody) s koncentráciou substrátu S0. V nádrži koncentrácia substrátu je S a koncentrácia biomasy (mikroorganizmov ) X. Odtok nádrže je objemovo totožný s prítokom (Q), rovnaká je tiež koncentrácia substrátu (S) a mikroorganizmov (X) v odtoku a v nádrži.

Okrem toho, že sa mikroorganizmy rozmnožujú, začína aj ich odumieranie.