活性污泥微生物能夠連續(xù)從污水中去除有機物，是由以下幾個過程完成的。
（1）初期去除與吸附作用
在很多活性污泥系統(tǒng)里，當(dāng)污水與活性污泥接觸后很短的時間（3-5分鐘）內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物（BOD）去除率，這種初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用所引起的，由于污泥表面積很大（介于2000-10000m2/m3混合液），且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的，初期被去除的BOD象一種備用的食物源一樣貯存在微生物細胞的表面，經(jīng)過幾小時的曝氣后，才會相繼攝入代謝。
在初期，被單位污泥去除的有機物數(shù)量是有一定限度的，它取決于污水的類型以及與污水接觸時的污泥性能，例如，污水中呈懸浮的和膠體的有機物多，則初期去除率大，反之如溶解性有機物多，則初期去除率就小，又如，回流的污泥未經(jīng)足夠地曝氣，預(yù)先貯存在污泥里的有機物將代謝不充分，污泥未得到再生，活性不能很好恢復(fù)，因而必將降低初期去除率，但是，如回流污泥經(jīng)過長時間的曝氣，則會使污泥長期處于內(nèi)源呼吸階段，由于過分自身氧化而失去活性，同樣也會降低初期去除率。
（2）微生物的代謝作用
活性污泥微生物以污水中各種有機物作為營養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機物合成新的細胞物質(zhì)（原生質(zhì)）；對另一部分有機物則進行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成CO2和H2O等穩(wěn)定的物質(zhì)。在新細胞合成與微生物增長的過程中，除氧化一部分有機物以獲得能量外，還有一部分微生物細胞物質(zhì)也在進行氧化分解，并供應(yīng)能量。
活性污泥微生物從污水中去除有機物的代謝過程，主要是由微生物細胞物質(zhì)的合成（活性污泥增長），有機物（包括一部分細胞物質(zhì)）的氧化分解和氧的消耗所組成，當(dāng)氧供應(yīng)充足時，活性污泥的增長與有機物的去除是并行的；污泥增長的旺盛時期，也就是有機物去除的快速時期。

（3）絮凝體的形成與凝聚沉淀
污水中有機物通過生物降解，一部分氧化分解形成二氧化碳和水，一部分合成細胞物質(zhì)成為菌體，如果形成菌體的有機物不從污水中分離出去，這樣的凈化不能算結(jié)束，為了使菌體從水中分離出來，現(xiàn)多使用重力沉淀法，如果每個菌體都處于松散狀態(tài)，由于其大小與膠體顆粒大體相同，那么將保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，沉淀分離是不可能的，為此，必須使菌體凝聚成為易于沉淀的絮凝體。
易于形成絮凝體的細菌有動膠菌屬、產(chǎn)堿桿菌、無色桿菌、黃桿菌、假單孢菌等，但無論哪一種細菌又都是在一定條件下才能夠凝聚的。