- Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu (cocci) có
đường kính khoảng 1 ÷ 3μm; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng khoảng 0,3 ÷
1,5μm chiều dài khoảng 1 ÷ 10,0μm; nhóm vi khuẩn hình que cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6 ÷ 1,0μm và chiều dài khoảng 2 ÷ 6μm; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài lên đến 50μm; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100μm hoặc dài hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên.
Tế bào vi khuẩn là một hệ thống có entropi thấp và có tính khử (so với môi trường), do đó, nó phải có khả năng lấy từ môi trường 2 yếu tố quan trọng đó là năng lượng và
điện tử. Vì vậy, mục đích chính của quá trình biến dưỡng của vi khuẩn là lấy năng lượng và điện tử của môi trường để tạo nên và duy trì sinh khối. Các vi sinh vật thường nhận năng lượng và điện tử từ môi trường thông qua các phản ứng oxy hóa khử. Vì vậy phản ứng oxy hóa khửđược coi là xương sống của các quá trình sống. - Vi rút là các loài ký sinh bắt buộc, các loại vi rút phóng thích ra từ phân người có khả
năng lây truyền bệnh rất cao. Một số loài có khả năng sống đến 41 ngày trong nước và nước thải ở 20oC và 6 ngày trong nước sông bình thường.
- Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài hóa dị
dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng với vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Về mặt sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều kiện ẩm độ
và pH thấp. Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.
- Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp nó sẽ
phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện tượng “tảo nở
hoa”. Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước bởi vì chúng tạo nên mùi và vị. Sự phát triển mạnh của tảo nâu hay tảo đỏ làm cho màu sắc của nước không bình thường.
- Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí hoặc yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh động vật quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba, Flagellate và Ciliate. Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý sinh
học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giarda lamblia và
Cryptosporium.
- Động vật và thực vật gồm các loài có kích thước nhỏ như Rotifer đến các loài giáp xác có kích thước lớn. Các kiến thức về các loài này rất hữu ích trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng nhưđộc tính của các loại nước thải.