活性污泥微生物群體與食物鏈活性污泥由、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物組成。主要是菌膠團。原生動物由鐘蟲、小口鐘蟲、大草履蟲、尾皮多蟲、蓋纖蟲、片狀漫游蟲、裂口蟲、表殼蟲、線形蟲、循纖蟲等組成。

活性污泥微生物凈化反應過程:

（1）在好氧條件下，利用含碳有機物進行生物繁殖的異養(yǎng)微生物（包括、原生動物和后生動物等）代謝、降解、凈化含碳有機污染物質。

（2）在好氧條件下，將氨氮氧化成亞硝酸鹽后又將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽自養(yǎng)菌（包括氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌），反應過程稱為硝化，通稱為硝化菌。

（3）在缺氧條件下（基本上無溶解氧條件下），硝酸性呼吸或亞硝酸性呼吸的兼性（含異養(yǎng)菌，稱為脫氮菌）進行脫氮。

（4）在厭氧條件下（無溶解氧），與好氧交替作用（反應），積累大量的聚磷酸的（含異養(yǎng)菌，稱聚磷菌），進行厭氧條件下釋放磷和好氧條件下吸收磷，終在厭氧條件下，將磷轉移至污泥中起到除磷作用。

活性污泥法的運行過程就是創(chuàng)造使上述4類微生物各自發(fā)揮生理特性的條件，例如控制適宜的生物固體停留時間，使去除含碳有機物的微生物可順利地進行反應，停留時間要既能滿足去除含碳有機污染物，又能滿足硝化菌生長繁殖，易進行氨氮的硝化（氨氮的氧化即硝化過程）。另外已進行硝化的活性污泥混合液（含亞硝酸鹽和硝酸鹽），在有機碳存在的條件下，在好氧狀態(tài)下，則脫氮菌能進行脫氮，將氮氣釋放于大氣；在厭氧條件下，具有聚磷菌的生長條件，則予以除磷，使污水得到凈化處理。