污水处理中的微生物种类很多，主要有菌类，藻类以及动物类。
1、细菌
细菌的适应性强，增长速度快。根据对营养物需求的不同，可将细菌分为自养菌和异养菌两大类。自养 菌利用各种无机物(CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等)为营养将其转化为另一种无机物，释放出能量，合成细 胞物质，其碳源、氮源和磷源皆为无机物。异养菌以有机碳作碳源，有机或无机氮为氮源，将其转化为 CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等无机物，释放出能量，合成细胞物质。污水处理设施中的微生物主要是异 养菌。
2、真菌
真菌包括霉菌和酵母菌。真菌是好氧菌，以有机物为碳源，生长pH为2?9，最佳pH为5.6。真菌需氧量少 ，只有细菌的一半。真菌常出现于低pH值、分子氧较少的环境中。
真菌丝体对活性污泥的凝聚起到骨架作用，但过多丝状菌的出现会影响污泥的沉淀性能，而引起污泥膨 胀。真菌在污水处理的作用是不可忽视的。
3、藻类
藻类是单细胞和多细胞的植物性微生物。它含有叶绿素，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧气，吸 收水中的氮、磷等营养元素合成自身细胞。
4、原生动物
原生动物是最低等的能进行分裂增殖的单细胞动物。污水中的原生动物既是水质净化者又是水质指示物 。绝大多数原生动物属于好氧异养型。在污水处理中，原生动物的作用没有细菌重要，但由于大多数原 生动物能吞食固态有机物和游离细菌，所以有净化水质的作用。原生动物对环境的变化比较敏感，在不 同的水质环境中出现不同的原生动物，所以是水质指示物。例如，溶解氧充足时钟虫大量出现，溶解氧 低于1/L时出现较少，也不活跃。
5、后生动物
后生动物是多细胞动物。在污水处理设施和稳定塘中常见的后生动物有轮虫、线虫和甲壳类的动物。
后生动物皆为好氧微生物，生活在较好的水质环境中。后生动物以细菌、原生动物、藻类和有机固体为 食，它们的出现表明处理效果较好，是污水处理的指示性生物。
微生物的代谢
微生物的生命过程是营养不断被利用，细胞物质不断合成又不断消耗的过程。在这一过程中伴随着新生 命的诞生，旧生命的死亡和营养物(基质)的转化。污水的生物处理就是利用微生物对污染物(营养物)的 代谢转化作用实现的。
1、微生物的营养关系
细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物共生于水体中。细菌和真菌以水中的有机物、氮和磷等为营养 进行有氧和无氧呼吸合成自身细胞。藻类是利用二氧化碳和水中的氮、磷进行光和作用合成自身细胞并 向水体提供氧气。藻类的细胞死亡后成为菌类繁殖的营养。原生动物吞食水中固态有机物、菌类和藻类 。后生动物捕食水中固体有机物、菌类、藻类和原生动物。
2、微生物的代谢
微生物从污水中摄取营养物质，通过复杂的生物化学反应合成自身细胞和排出废物。这种为维持生命活 动和生长繁殖而进行的生化反应过程叫新陈代谢，简称代谢。根据能量的转移和生化反应的类型可将代 谢分为分解代谢和合成代谢。微生物将营养物分解转化为简单的化合物并释放出能量，这一过程叫做分 解代谢或产能代谢;微生物将营养物转化为细胞物质并吸收分解代谢释放的能量，这一过程叫做合成代谢 。当营养缺乏时，微生物对自身细胞物质进行氧化分解，以获得能量，这以过程叫做内源代谢，也叫内 源呼吸。当营养物充足的时，内源呼吸并不明显，但营养物缺乏时，内源呼吸是能量的主要来源。
没有新陈代谢就没有生命。微生物通过新陈代谢不断地增殖和死亡。微生物的分解代谢为合成代谢提供 能量和物质，合成代谢为分解代谢提供催化剂和反应器。两种代谢相互依赖、相互促进、不可分割。
微生物代谢消耗的营养物一部分分解成简单的物质排入环境，另一部分合成为细胞物质。不同的微生物 代谢速度不同，营养物用于分解和合成的比例也不相同。厌氧微生物分解营养物不彻底，释放的能量少 ，代谢速度慢，将营养物用于分解的比例大，用于合成的比例小，细胞增殖慢。好氧微生物分解营养物 彻底，最终产物(CO2、H2O 、NO3- 、PO43-等)稳定，含有的能量最少，所以好氧微生物代谢中释放的能 量多，代谢速度快，将营养物用于分解的比例小，用于合成的比例大，细胞增殖快。