对活性污泥法净化污水主要过程的了解，可有效指导活性污泥处理系统的运行和管理，活性污泥法净化污水包括三个主要过程。
（1）吸附
在很多活性污泥系统里，当污水与污泥接触后很短时间（10·40min）内就出现了很高的有机物（BOD）去除率，这个初期高速去除现象是吸附作用引起的，由于污泥表面积很大（介于2000·10000m2/m3混合液），且表面具有多糖类黏质层，因此可以认为污水中悬浮的和胶体的物质是被吸附去除的，呈胶状的大分子有机物被吸附后，首先被水解菌作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解有机物一道在透膜酶的作用或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。
（2）微生物代谢作用
活性微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质（原生质）；对另一部分有机物则进行分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质。在新细胞合成与微生物增长过程中，除氧化一部分有机物以获得能量外，还有一部分微生物细胞物质也在进行氧化分解，并供应能量。
活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长）、有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗组成，当氧供应充足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的，污泥增长的旺盛时期，也就是有机物去除的快速时期。
（3）絮凝体的形成与凝聚沉淀
絮凝体是活性污泥的基本结构，它能够防止微型生物对游离细菌的吞噬，并承受曝气等外界不利因素的影响，更有利于与处理水的分离。凝聚的原因主要是细菌内积累的聚羧基丁酸释放到液相，促使细菌间相互凝聚，结成绒粒；微生物摄取过程释放的黏性物质促进凝聚；在不同的条件下，细胞内部的能量不同，当外界营养不足是，微生物的生长处于静止期和衰亡期，微生物细胞内部能量降低，表面电荷减少，细胞颗粒间的结合力大于排斥力，形成绒粒。而当营养充足（污水与活性污泥混合初期，F/M较大）时，微生物的生长处于对数增长期，微生物细胞内不能量大，表面电荷增大，形成的绒粒重新分散。
沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒间污水分离的过程，固液分离的好坏，直接影响出水水质，如果处理水夹带生物体，出水BOD和SS将增大。所以，活性污泥法的处理效率同其他生物处理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池及二沉池的总效率表示。除了重力沉淀外，也可用气浮法进行固液分离。
