本发明涉及一种低温条件下实现持久稳定亚硝酸盐氮积累的方法及装置，是在两级曝气生物滤池系统内完成的，步骤是：a.启动一级曝气生物滤池和二级曝气生物滤池，包括滤料清洗、浸泡、挂膜和调试运行；b.配制试验废水，保持水温6～10℃；c.废水从高位水箱流出，从下方进入一级曝气生物滤池；d.一级滤池的出水，同样由下往上进入二级曝气生物滤池；两级曝气生物滤池的硝化类型为亚硝酸型硝化，表现为出水中NO₂^--N稳定的积累，积累率在63.2%～79.8%，积累时间长达30～35天；本发明采用两级曝气生物滤池的生物膜法，解决了高温(30～40℃)能耗高和低DO下会发生污泥膨胀的问题，实现了低C/N比（＜3）废水中有机物的有效去除和NO₂^--N持久稳定的积累。