工業污水處理中活性污泥中的微生物主要有假單胞菌,無色桿菌、黃桿菌、硝化細菌、球衣細菌,貝日阿托氏菌、發硫菌、地霉等;此外,還有鐘蟲、蓋纖蟲、等棱蟲、草履蟲等原生動物;以及輪蟲等后生動物。
        與所有生物處理過程一樣,活性污泥系統具有混合培養的、主要起氧化有機物作用的細菌和它較高級的水微生物，形成了一個具有不同營養水平的完整的生態系統。由于不斷的人工充氧和污泥回流,使曝氣池不適于某些水生生物生存,特別是些比輪蟲和線蟲更大型的種群和那些長生命周期的微生物。活性污泥反應器中主要生物種群是細菌、原生動物和線蟲。其它種群如劍水蚤屬,甚至某些雙翅目的幼蟲也偶爾可見。在混合液中也可見藻類,但很難生長。
        曝氣池中的異養型細菌形成了池中生物絮體的主體,它們是個體細菌的凝聚或者由絲狀菌促使它們聚集在一起。絮體的生物條件決定了基質的去除率,其物理結構又確定了它們在二次沉淀池中的沉降效果。
        完全混合活性污泥噪氣池內的原生動物的種類在空間上觀察不到有什么差別(在生物濾池中縱向是有差別的)。隨著活性污泥的逐步成熟,混合液中的原生動物的優勢種類也會順序變化,從肉足類、鞭毛類優勢動物開始,依次出現游動型纖毛蟲、爬行型纖毛蟲、附著型纖毛蟲。爬行型纖毛蟲和附著型纖毛蟲與活性污泥絮體緊密連接,一旦達到一定密度就會隨著二沉池中沉淀的回流活性污泥返回曝氣池,而被沖洗掉的大部分是鞭毛類優勢動物和游泳型纖毛蟲。當活性污泥達到成熟期,其原生動物發展到一定數量后,出水水質則明顯改善。
        新運行的曝氣池或運行得不好的曝氣池,池中主要含鞭毛類原生動物和根足蟲類,只有少量纖毛蟲;相反的,出水水質好的曝氣池混合液中,主要含纖毛蟲,只有少量鞭毛型原生動物和變形蟲。纖毛蟲成為優勢種,常見的例如斜管蟲屬、豆形蟲屬、術纖毛蟲屬、和某些獨縮蟲屬以及鐘蟲屬。假如活性污泥污水廠出水是已經硝化的優質出水,則含有很少的鞭毛類原生動物或變形蟲,其優勢類纖毛蟲為獨縮蟲屬、鐘蟲屬、術纖毛蟲屬、斜葉蟲屬和纖(露)口蟲屬等。這種污泥狀態和出水水質和微生物種類的連帶關系導致了用原生動物去指示活性污泥處理廠的出水水質。 

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