活性污泥在微生物的代谢作用下，污水中有机物得到降解、去除，与此同步产生的则是活性污泥微生物本身的增殖和随之而来的活性污泥的增长。控制污泥增长的关键是有机底物量（F）和微生物量（M）的比值F/M，即活性污泥的有机负荷。
活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长分为适应期、对数增殖期、减衰增殖期和内源呼吸期。（1）适应期亦称延迟期或调整期。这是活性污泥培养的最初阶段，微生物不增殖但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。在本阶段后期，酶系统对新的化境已经基本适应，个体发育到了一定的程度，细胞开始分裂，微生物开始增殖。（2）对数增长期。有机底物非常丰富，F/M值很高，微生物以最快的速度摄取有机底物和自身增殖。活性污泥的增长与有机物底物的浓度无关，只与生物量有关。在对数生长期，活性污泥微生物的活动能力很强，不易凝聚，沉淀性能差，虽然去除有机物的速率很高，但污水中存留的有机物依然很多。（3）衰减增殖期。有机底物不是很丰富，F/M值较低，已成为微生物增殖的控制因素，活性污泥的增长与残留的有机底物浓度有关，呈一级反应，氧的利用速率也明显降低。由于能量水平低，活性污泥絮凝体形成较好，沉淀性能提高，污水水质改善。（4）内源呼吸期。又称衰亡期。营养物质基本耗尽，F/M值降到很低程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身体内贮存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以供生理活动。在此期间，多数细菌进行代谢而逐步衰亡，只有少数威慑细胞继续进行裂殖，或菌体数大为下降，增殖曲线呈显著下降趋势。
活性污泥降解污水中有机物的过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为三个阶段。在第一阶段，污水主要通过活性污泥的吸附作用而得到净化。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面积上有多糖类的粘性物质所致。吸附作用一般30min，BOD5的去除率可达70％。第二阶段，也称氧化阶段，主要是转移到活性污泥表面的有机物为微生物所利用。在好氧微生物的活动下，有机物先被氧化成中间产物，接着有些中间产物合成为细胞质，另一些中间产物被氧化为无机的最终产物。在此过程中，微生物消耗水中的溶解氧，溶解氧的消耗就是化学需氧量。第三阶段是 泥水分离阶段，在这一阶段中，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离。
活性污泥性能指标-----------MLSS
混合液悬浮固体（MLSS）表示的是生长反应器内混合液中的活性污泥的浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体的总质量，单位为mg/L。它包括了微生物、废水中的有机物和无机物等，具体表示如下：
 MLSS＝Ma+Me+Mi+Mii        注：原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）
1、具有活性的生物群体（Ma）；2、微生物自身氧化残留物（Me）；3、原污水挟带入的不能为微生物所降解的惰性物质（Mi）；4、原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）。
MLVSS----------混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）表示的是混合液活性污泥中有机固体物质的浓度，即：
            MLVSS= Ma+Me+Mi
MLVSS比MLSS相对准确地表示了活性污泥中活性部分地质量，因此MLVSS是废水处理厂中常用指标之一。尽管MLSS和MLVSS都表示地是活性污泥中微生物地相对值，然而某一处理系统来说，MLSS和MLVSS和活性污泥微生物之间具有相对稳定地关系，且两个指标都易测，所以这是现在比较常用地污泥分析指标。
污泥沉降比（SV%）又称30min沉降比，即混合液在量筒内静置30min后形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数。SV%能反映曝气池正常运行时的污泥量，还可以反映污泥膨胀等异常现象，可用于控制剩余污泥的排放量。
污泥沉降（或体积）指数（SVI）它表示曝气池出口处混合液经30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，以mL/g计。SVI的计算公式为：
1L混合液沉静30min后形成的污泥体积（m L）      SVI= 1L混合液中悬浮固体的干质量（g） MLSS（有错）
SVI值能反映活性污泥的凝聚、沉淀性能，一般介于70～100之间为宜。通常，当SVI<100，沉淀性能良好，SVI＝100～200，沉降性能一般，当SVI>200时，沉降性能较差，污泥易膨胀。但根据废水的性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的SVI可能较高；相反，废水中无机性悬浮物较多时，正常的SVI较低。