污水具備微生物生長繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。因此微生物可在污水凈化和治理中得到廣泛應用，造福人類。 微生物能降解和轉化污染物主要是因為微生物具有以下幾個特點：個體微小，比表面積大，代謝速率快；種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣；具有多種降解酶；繁殖快，易變異，適應性強；共代謝作用等。 利用微生物處理污水實際就是通過微生物的新陳代謝活動,將污水中的有機物分解,從而達到凈化污水的目的.微生物能從污水中攝取糖，蛋白質，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陳代謝類型有需氧型和厭氧型兩種,因此,凈化方法分為好氧凈化和厭氧凈化.

1、好氧凈化 氧存在條件下，許多好氧微生物通過分解代謝、合成代謝和物質礦物化，在把有機物氧化分解成CO2和H2O等過程中，獲尋C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧凈化就是模擬上述原理，把微生物置于一定的構筑物內通氣培養，高效率凈化污水的方法。 2、厭氧凈化 微生物在嚴格厭氧條件下，有機物發酵或消化過程中，大部分有機物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等氣體。污水的生物厭氧凈化就是根據污水經厭氧發酵后既到凈化，又獲得了生物能源CH4的原理。微物細胞能量轉移的電子受體，由好氧條件下分子氧改變為厭氧條件下的有機物。在厭氧件下，不溶于水而難分解的大分子有機污物，被微生物的胞外酶降解為可溶性物質，再由產甲烷厭氧細菌和產氫細菌降解成低分子有酸類和醇類、并放出H2和CO2；有機酸類和類經產甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌還可利用H2還原CO2，形成CH4。

微生物凈化過程： Ⅰ.有機污染物的濃度由高變低 Ⅱ.異養細菌迅速氧化分解有機污染物而大量繁殖，然后是以細菌為食料的原生動物出現數量高峰，再后是由于有機物礦化，利于藻類的生長，而出現藻類的生長高峰。 Ⅲ.溶解氧濃度隨著有機物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低點，隨后，由于有機物的無機化和藻類的光合作用及其他好氧微生物數量的下降，溶解氧又恢復到原來水平。 這樣，在離開污染源相當的距離之后，水中的微生物數量，有機物，無機物的含量，也都下降到最低點。于是，水體恢復到原來的狀態。 微生物處理優點：微生物具有來源廣，易培養，繁殖快，對環境適應性強，易變異的特征在生產上較容易的采集菌種進行培養繁殖，并在特定條件下進行馴化，使之適應不同的水質條件，從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化。加之微生物的生存條件溫和，新陳代謝時不需要高溫高壓，它是不需要投加催化劑的.生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物處理的人工生態系統中，物質的遷移轉化效率之高是任何天然的或農業生態系統所不能比擬的。 三.污水中微生物種類變化與凈化的關系 污水性質和污染程度不同，微生物種類和數量就會有很大差別。在處理系統中，好氧微生物的優勢種群組成和數量也相應的發生變化。例如，當含纖維素較多的廢水進入反應系統，則纖維素分解菌就會大量繁殖，當蛋白質大量進入該系統，就會使微生物群落中的氨化菌種群占優勢。 原生動物中有的種類及數量對水質因素(如氧溶量、pH值等)的變化較敏感，故可以作為鑒定污水污染程度的指示生物。如草履蟲、小口鐘蟲、腎狀豆形蟲、板殼蟲等大量出現于受重污染和有機物很多的水中。在中度污染和有機污物較多的水中，原生動物種類及數量最多。水清澈有機污物又很少的則種類也少。 污水中原生動物的種類和數量與凈化處理的效果有著密切關系，因此原生動物可以作為凈化情況的指示生物，可由它們對凈化處理效果作出預報。一般說來，游動鞭毛蟲類或自由生活的纖毛蟲類占較大優勢時，往往說明凈化效果較差，或廢水處于培育活性污泥初期。當發現有固著纖毛蟲類時，活性污泥已經形成。輪蟲有自凈作用。如活性污泥中有大量輪蟲和多種纖毛蟲出現，說明有機污物含量很少，凈化度較高，污水處理效果好。水蚯蚓對污水也有自凈作用，其種類與數量隨污染的減輕而減少。在凈化效果較好的污水中，還會出現線蟲、顫蚯蚓等后生動物。

污泥惡化：主要出現以下原生動物：豆形蟲屬、腎形蟲屬、草履蟲屬、瞬目蟲屬、波豆蟲屬、尾滴蟲屬、滴蟲屬等。污泥嚴重惡化時，微型動物幾乎不出現，細菌大量分散。

污泥解體：主要的原生動物有：變形蟲屬、簡便蟲屬等肉足類。

污泥膨脹：主要是因為絲狀菌的大量生長，出現能攝食絲狀菌的裸口目旋毛科、全毛類原生動物及擬輪毛蟲等。

污泥從惡化恢復到正常：活性污泥從惡化狀態恢復到正常狀態時有下列原生動物出現：漫游蟲屬、斜葉蟲屬、管葉蟲屬等。

污泥良好：主要原生動物為：鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋蟲屬、有肋纖蟲屬、獨縮蟲屬、各種吸管蟲類、輪蟲類、寡毛類等固著性或者匍匐性微生物。