محیط رشد میکروبی لجن فعال حاوی گونه‌های مختلفی از میکروارگانیسم‌ها می‌باشد. این محیط یک سیستم پویا را تشکیل داده که نوع و جمعیت گونه‌ها بر اساس خصوصیات فاضلاب و شرایط محیطی متغییر می‌باشد. میکروارگانیس‌های این سیستم شامل باکتری‌ها،

پروتوروآ، قارچ‌ها و روتیفرها می‌باشد. عمده‌ترین و اصلی‌ترین میکروارگانیسم‌های درگیر دراکسیداسیون بیولوژیکی مواد آلی باکتری‌های تک سلولی می‌باشند.

اغلب باکتری‌های تک سلولی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب میکروارگانیسم‌های خاک هستند و تعداد کمی از آن‌ها را میکروارگانیسم‌های روده‌ای تشکیل می‌دهند. بخش عمده این باکتری‌ها به جز باکتری‌های نیتریفای از انواع سایروفیت هتروتروف می‌باشند زیرا به مواد آلی بعنوان ماده غذائی نیاز دارند. باکتری‌های نیتریفای که آمونیاک را به نیتریت و نیتریت را به نیترات تبدیل می‌کنند اتوتروف هستند زیرا از دی اکسیدکربن به جای ماده آلی برای تأمین کربن خود استفاده می‌کنند میکروب‌های موجود هوازی‌ی بی هوازی اختیاری می‌باشند و از اکسیژن مولکولی در تنفس استفاده می‌کنند عمده‌ترین گونه‌های باکتر‌های موجود در فرایند لجن فعال وقتی از آن برای تصفیه فاضلاب شهری استفاده می‌شود عبارتند از:

Flavobacterium, Cytophaga, Arthrobacter, Achromobacter: Zoogloea, Bacillus, Aeromonas, Vibrio, Pseudomonas, Alkaligenes (Lighthart 1972 and Mckinney 1962), Nitrobacter, Nitrosmonas

سلول‌های چهار نوع اول بیشترین تعداد را تشکیل می‌دهند. علاوه بر باکتری‌های نیتریفای گونه‌های خاصی دیگری چون، باکتری‌های آهن و سولفور به مقادیر کم وجود خواهند داشت. باکتری‌های روده‌ای به سرعت در مخزن راکتور از بین می‌روند زیرا نمی‌توانند در چنین محیطی سازگاری پیدا کنند. اگر چه برخی از باکتری‌ها بصورت لخته‌های بیولوژیکی می‌باشند که حاوی گونه‌های مختلف سلول‌های پیوسته به یکدیگر می‌باشد این پیوستگی بدلیل چسب پلی‌ساکاریدی ترشح شده از باکتری‌های زنده یا متلاشی شده بوجود می‌آید. این لخته‌ها برای سیستم مناسب هستند زیرا علاوه برداشتن خصوصیات جذب خوب، به راحتی قابل ته‌نشینی و جدا شدن می‌باشند. ارگانیسم‌های رشته‌ای مانند باکتری Sphaerotilis natans و برخی از قارچ‌ها در تعداد زیاد برای سیستم نامناسب می‌باشند زیرا تولید لجن با خصوصیات ته‌نشینی ضعیف می‌نمایند. لجن فعال از کف مخزن ته‌نشینی نهائی توسط پمپ به ابتدای مخزن هوادهی برگشت داده شده و با فاضلاب ورودی مخلوط می‌گردد.

فرایند لجن فعال با هوادهی مرحله‌ای کاهنده تنها اصلاحی روی فرایند متعارف می‌باشد. در این سیستم تجهیزات هوادهی با توجه نیاز به اکسیژن و متناسب با آن در مخزن هوادهی مستقر می‌گردند. در ابتدای راکتور نیاز به اکسیژن زیاد می‌باشد این مسئله بدلیل بالا بودن مقدار BOD در ابتدای راکتور است با عبور جریان از راکتور BOD بتدریج کاهش یافته در نتیجه نیاز به اکسیژن نیز بتدریج کاهش می‌یابد. در انتهای راکتور هم مقدار BOD و هم میزان اکسیژن مورد نیاز حداقل می‌باشد. اکسیژن مورد نیاز برای هر مخرن هوادهی با زمان ماند کمتر از ۸ ساعت که برای تصفیه فاضلاب شهری بکار گرفته شود در جدول نشان داده شده است.

درصد اکسیژن مورد نیاز در هر  از طول مخزن %
 اول ۳۵
 دوم ۲۶
 سوم ۲۰
 چهارم ۱۹