在城市污水處理廠中，生物處理過(guò)程是由多種生物群體通過(guò)各式各樣的生物反應(yīng)過(guò)程來(lái)完成的。所有生物群體都來(lái)源于外部環(huán)境，即來(lái)源于污水、空氣、土壤或處理廠內(nèi)外的動(dòng)物。這些生物群體包括細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。在活性污泥系統(tǒng)中，構(gòu)成生物群體生存壓力和最終選擇的因素主要包括最終電子受體的類(lèi)型及利用能力、可獲得的基質(zhì)以及對(duì)基質(zhì)的利用能力、是否具有絮凝沉淀特性、在環(huán)境溫度下能否生存及生長(zhǎng)、生長(zhǎng)速率高低、是否具有生長(zhǎng)懸浮能力。

參與污水生物處理過(guò)程的關(guān)鍵性微生物群體可以劃分為以下兩個(gè)類(lèi)別：
（1）異養(yǎng)菌：利用有機(jī)物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)和能源的細(xì)菌。化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌通過(guò)復(fù)雜有機(jī)物的分解代謝獲得能源和生物合成所需的中間體，直接代謝初級(jí)基質(zhì)或者二級(jí)基質(zhì)。這是數(shù)量明顯占優(yōu)的一個(gè)類(lèi)別。

（2）自養(yǎng)菌：利用二氧化碳或碳酸鹽作為唯一碳源。其中，無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)菌通過(guò)氧化還原性無(wú)機(jī)物獲得生長(zhǎng)所需的能量，例如完成氨氮氧化的硝化菌，由亞硝酸菌和硝酸菌組成，這個(gè)類(lèi)群只有存在溶解氧時(shí)才能增殖，厭氧和缺氧狀態(tài)下均不能增殖；光能自養(yǎng)菌則直接利用太陽(yáng)光能（例如藍(lán)綠藻）。

根據(jù)城市污水處理系統(tǒng)中異養(yǎng)菌對(duì)硝態(tài)氮的利用能力，可以將其劃分為反硝化菌和非反硝化菌：

（1）反硝化菌：通常是兼性厭氧菌，好氧和缺氧狀態(tài)下均可以利用快速生物降解有機(jī)物進(jìn)行增殖，厭氧狀態(tài)下可以進(jìn)行有機(jī)物的水解，但不能增殖。

（2）非反硝化菌：通常是好氧菌，好氧狀態(tài)下可以利用快速生物降解有機(jī)物進(jìn)行增殖，缺氧和厭氧狀態(tài)下可以進(jìn)行有機(jī)物的水解，但不能增殖。

根據(jù)城市污水處理系統(tǒng)中微生物對(duì)磷酸鹽的去除能力，可以將其劃分為聚磷菌和非聚磷菌：

（1）聚磷菌：在厭氧/好氧交替循環(huán)工藝過(guò)程的厭氧階段，可以利用細(xì)胞內(nèi)聚合磷酸鹽分解所產(chǎn)生的能量，吸收外部的快速生物降解有機(jī)物并以高分子有機(jī)聚合物（PHA）的形式存儲(chǔ)起來(lái)，釋放出正磷酸鹽，但不出現(xiàn)細(xì)胞增殖；如果具有反硝化能力，就能夠在隨后的缺氧和好氧階段，利用存儲(chǔ)的有機(jī)物進(jìn)行產(chǎn)能代謝和細(xì)胞增殖，同時(shí)大量吸收外部的磷酸鹽，在細(xì)胞內(nèi)以聚合磷酸鹽的形式存儲(chǔ)起來(lái)。如果不具備反硝化能力，則只有在好氧狀態(tài)下才能利用存儲(chǔ)的有機(jī)物進(jìn)行產(chǎn)能代謝、細(xì)胞增殖和磷的吸收。

（2）非聚磷菌：厭氧過(guò)程中進(jìn)行有機(jī)物的水解和發(fā)酵，細(xì)胞不增殖；缺氧狀態(tài)下是否利用快速生物降解有機(jī)物進(jìn)行增殖取決于能否利用硝態(tài)氮；在好氧狀態(tài)下能夠利用快速生物降解有機(jī)物進(jìn)行增殖。