本質上是一個混合菌群，在人為控制的不同反應條件下發揮各自的作用。菌群可簡單分為普通異養微生物（OHOs，吃COD，活性汙泥法裡常見的菌）、聚磷菌（PAOs）、反硝化菌、和硝化菌（又可分為氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌）。
第一個厭氧池裡，理論上沒有硝酸鹽和氧氣（Anaerobic），聚磷菌將COD(主要是VFAs)和能量儲存在聚磷化合物(PHAs)裡，同時釋放出磷酸根，其他細菌基本不作用，這個過程基本沒有細菌生長。降低COD，為除磷做準備（亦可直接在這個階段化學除磷）
第二個缺氧池裡，有硝酸鹽無氧氣（Anoxic），反硝化菌利用COD還原硝酸鹽為氮氣，釋放鹼，自身獲得能量用於生長。降低COD和硝態氮。
第三個好氧池裡，曝氣（Oxic），硝化菌將氨氮氧化為硝態氮，消耗鹼度和氧氣，PAOs大量吸收磷，利用PHAs中的能量合成聚磷，OHOs繼續去除COD，這個過程中PAOs、OHOs、硝化菌都獲得生長。降低COD、氨氮和磷。OHOs在去除COD的同時，還能去除少部分N(合成蛋白質等)、P(合成DNA、RNA)等，約按C:N:P=100:5:1的比例去除。
本質上是一個混合菌群，在人為控制的不同反應條件下發揮各自的作用。菌群可簡單分為普通異養微生物（OHOs，吃COD，活性汙泥法裡常見的菌）、聚磷菌（PAOs）、反硝化菌、和硝化菌（又可分為氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌）。
第一個厭氧池裡，理論上沒有硝酸鹽和氧氣（Anaerobic），聚磷菌將COD(主要是VFAs)和能量儲存在聚磷化合物(PHAs)裡，同時釋放出磷酸根，其他細菌基本不作用，這個過程基本沒有細菌生長。降低COD，為除磷做準備（亦可直接在這個階段化學除磷）
第二個缺氧池裡，有硝酸鹽無氧氣（Anoxic），反硝化菌利用COD還原硝酸鹽為氮氣，釋放鹼，自身獲得能量用於生長。降低COD和硝態氮。
第三個好氧池裡，曝氣（Oxic），硝化菌將氨氮氧化為硝態氮，消耗鹼度和氧氣，PAOs大量吸收磷，利用PHAs中的能量合成聚磷，OHOs繼續去除COD，這個過程中PAOs、OHOs、硝化菌都獲得生長。降低COD、氨氮和磷。OHOs在去除COD的同時，還能去除少部分N(合成蛋白質等)、P(合成DNA、RNA)等，約按C:N:P=100:5:1的比例去除。