其实质是人工强化天然水体的自净作用，将溶解状态和胶体状态的可生物降解有机物，以及可被活性污泥吸附的悬浮物和其它物质，从根本上说，它具有对水的水质适应性广，操作方式灵活多样，控制能力强等特点，已成为生物处理方法的主体。
一、基本原则。
活化污泥是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物与污水中的悬浮物、胶体物质混合而成的絮绒状污泥颗粒，具有较强的吸附分解有机物的能力，沉降性能好，具有生物化学活性，因此被称为活化污泥。

1、活化污泥的特性
活性污泥从外观上看，是类似矾花的絮绒颗粒，也称为生物絮凝体，其直径一般为0.02~0.2mm，在静置条件下，可以立即凝结并下沉，形成较大的絮绒颗粒。活化泥的颜色因水质而异，一般为黄色或茶褐色，缺氧或出现厌氧状态时呈黑色，营养不足时供氧量过多，呈白色，略微酸性，略带一点土味和霉味。活化污泥的含水率很高，一般都在99%以上，其比重随含水率的不同而有差异，曝气池中混合液的相对密度为1.002—1.003，而回流污泥的相对密度为1.004—1.006.活化污泥的表面积一般为20—100cm2/mL。
2、活化污泥成分
其中，含固体物质不超过1%的活性污泥由有机和无机两部分组成，其组成比例随原污水性质的不同而变化。这些有机物主要是生活在活性污泥中的微生物群，也包括流入污水中的某些惰性的、不易被细菌吸收利用的所谓“难降解有机物”，即微生物自身氧化的残余物。
活化污泥微生物群是以有氧菌为主的混合群，其它微生物有酵母菌、放线菌、霉菌及原生动物、后生动物等，活化污泥中的细菌数量一般为107~108个/mL，原生动物约100个/mL。
其中，原生动物以细菌为食，后生动物以原生动物、细菌为食，它们之间形成了一条食物链，构成一个生态平衡的生物群体。活化污泥中的细菌通常是以菌胶团的形式存在，很少出现游离状态，从而使其具有抵抗外界不利因素的能力。
自由细菌不容易沉淀，但能被原生动物捕食，因此沉淀池出水更清澈。而活性污泥中的无机成分则全部被原污水挟入，至于微生物体内存在的无机盐类，因其量极少而被忽略。
总而言之，活性污泥由以下四种物质组成：
①代谢功能活跃的微生物群(M)；
②微生物(主要是细菌)自身氧化残留(M)；
③原污水中含有难降解的有机物(M;)；
④原污水中的无机物(M;)挟入。而活性微生物群是活性污泥的重要组成部分。
二、活性污泥的净化反应过程。
其净化反应过程较为复杂，既有活性污泥自身对有机污染物的吸附、絮凝等物理、化学或物理化学过程，又有污泥中的微生物对有机污染物的生物转化、吸收等生物或生化过程，大致可分为以下两个阶段。
1、最初的吸附去除阶段。
废水中的有机污染物，特别是悬浮体和胶体有机污染物，在与活性污泥接触并经混合后较短时间(5-10min)后，就能得到很高的去除率，这种初期高速去除现象是物理吸附和生物吸附共同作用的结果。结果表明，混合液中有机底物含量和BOD含量均明显下降，如图2所示。其原因在于活性污泥表面积大，表面有大量的微生物，外包有多糖的粘质层，当污水中的悬浮物、胶体有机底物与活性污泥絮体接触时，就会迅速凝结并吸附去除。这是一种“吸附-去除”的现象。

最初的吸附过程进行得非常迅速，一般在30min内就可以完成，污水BOD的吸附去除率可达70%，对于含有悬浮态和胶体有机物的污水，BOD可降低80%-90%。在反应器中的吸附速率主要取决于微生物的活性以及反应器内扩散程度和水力动力学规律，前者决定着活性污泥微生物的吸附凝聚效能，后者决定着活性污泥絮体与有机基质的接触程度。在活性污泥中，微生物的高吸附活性主要取决于较大的比表面积和适宜的微生物生长阶段，一般来说，处于“饥饿”状态的内源呼吸期微生物的吸附活性最强。
2、新陈代谢稳定期
在活性污泥微生物细胞表面被吸附的有机污染物，在渗膜酶的作用下，由溶解态和小分子有机物直接通过细胞壁进入细胞，而由胶态和悬浮态的大分子有机物，如淀粉、蛋白质等，则先由细胞外酶一水解酶的作用，水解为溶解态的小分子后，再进入细胞内，此时水解产生的部分溶解态的简单有机物将扩散到混合液中，导致混合液BOD值增加，如图2中胞外水解区曲线所示。

流入细胞内的有机污染物，在各种胞内酶(如脱氢酶、氧化酶等)的催化作用下，被氧化分解成中间产物，其中一些会合成新的细胞物质，另一些则被氧化成稳定的无机物，如CO2和H2O等，并释放出所需的能量来合成细胞，这一过程就是物质的氧化分解过程，也称为稳定过程。不稳定性大分子有机物质经过生化反应转变成简单稳定的低分子无机物质，混合物BOD逐渐减小，如图2中胞内生物氧化区曲线所示。该反应的稳定时间取决于有机物转化的程度，比吸附反应的时间长得多。