污水處理中的微生物種類很多，主要有菌類，藻類以及動物類。

1、細菌

細菌的適應性強，增長速度快。根據對營養物需求的不同，可將細菌分為自養菌和異養菌兩大類。自養菌利用各種無機物(CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等)為營養將其轉化為另一種無機物，釋放出能量，合成細胞物質，其碳源、氮源和磷源皆為無機物。

異養菌以有機碳作碳源，有機或無機氮為氮源，將其轉化為CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等無機物，釋放出能量，合成細胞物質。污水處理設施中的微生物主要是異養菌。

2、真菌

真菌包括霉菌和酵母菌。真菌是好氧菌，以有機物為碳源，生長pH為2?9，最佳pH為5.6。真菌需氧量少，只有細菌的一半。真菌常出現于低pH值、分子氧較少的環境中。

真菌絲體對活性污泥的凝聚起到骨架作用，但過多絲狀菌的出現會影響污泥的沉淀性能，而引起污泥膨脹。真菌在污水處理的作用是不可忽視的。

3、藻類

藻類是單細胞和多細胞的植物性微生物。它含有葉綠素，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧氣，吸收水中的氮、磷等營養元素合成自身細胞。

4、原生動物

原生動物是最低等的能進行分裂增殖的單細胞動物。污水中的原生動物既是水質凈化者又是水質指示物。絕大多數原生動物屬于好氧異養型。在污水處理中，原生動物的作用沒有細菌重要，但由于大多數原生動物能吞食固態有機物和游離細菌，所以有凈化水質的作用。

原生動物對環境的變化比較敏感，在不同的水質環境中出現不同的原生動物，所以是水質指示物。例如，溶解氧充足時鐘蟲大量出現，溶解氧低于1/L時出現較少，也不活躍。

5、后生動物

后生動物是多細胞動物。在污水處理設施和穩定塘中常見的后生動物有輪蟲、線蟲和甲殼類的動物。

后生動物皆為好氧微生物，生活在較好的水質環境中。后生動物以細菌、原生動物、藻類和有機固體為食，它們的出現表明處理效果較好，是污水處理的指示性生物。