厌氧菌可分为兼性厌氧菌和专性厌氧菌，在厌氧处理过程中，经过大量微生物的共同作用，有机物被转化为二氧化碳、水、沼气、硫化氢和氮等。废水在厌氧开始阶段可能会存在兼性菌种，随着污水带入厌氧处理器内，待氧气耗尽又迅速死亡，随后又活跃起来，此时专性厌氧菌也开始利用兼性厌氧菌分解的产物合成甲烷，逐渐活跃，它们之间相互影响，形成复杂的生态系统。
好氧菌不但种类繁多、数量也非常巨大，活性污泥中细菌包埋在絮状体内，称为菌胶团，不同细菌形成不同的菌胶团，菌胶团絮凝作用是污水处理的重要过程，具有吸附和氧化有机物的作用，当废水环境出现变动或异常，菌胶团就会松散，影响出水效果。在好氧菌培养和驯化过程中，还会出现一些微型动物，虽然对废水的净化能力不高，但却不可缺少，它能促进菌胶团的絮凝、吞噬游离细菌和微小颗粒，如纤毛虫能分泌粘性物质使菌胶团粘连起来。
污水处理中还有真菌，真菌对活性污泥处理不占重要地位，在生物膜中大量存在，生物膜中的细菌种类与活性污泥类似，但真菌数量大增，从而可以进行利用.
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