活性污泥中的微生物群體主要是有細菌、真菌、原生動物和后生動物組成。在活性污泥處理工藝中，活性污泥中的微生物與污水中的有機營養(yǎng)物質(zhì)之間形成了復雜的食物鏈關(guān)系，污水中的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥中的微生物所攝取、代謝與利用，使污水得到凈化，微生物獲得能量并合成新的細胞，活性污泥得到增殖。這一過程大致可分為三個階段。

（1）凝聚吸附  活性污泥具有很大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)，當污水與其接觸時，污水中的有機污染物被凝聚和吸附在活性污泥的表面上而被去除。該過程取決于微生物的活性和有機物的組成及形態(tài)，微生物的活性決定了活性污泥的凝聚和吸附能力，一般處在“饑餓”狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期微生物的“活性”最強，凝聚和吸附能力也最強。

（2）分解代謝  污水中的有機物被吸附在微生物細胞的表面，在透過酶的作用下，有機物透過細胞壁進入微生物的細胞體內(nèi)。微生物在有氧的條件下，對一部分有機物進行氧化分解，在形成二氧化碳和水的同時，提供合成細胞物質(zhì)所需的能量，供微生物自身的繁衍增殖。

（3）泥水分離  分解代謝的最終結(jié)果是污水中的有機物得到降解，活性污泥本身得以增殖。只有經(jīng)過泥水分離，處理后的水才能排放。分離效果較差是，排放水中的活性污泥成分將影響排放水的水質(zhì)。