活性污泥的生物相观察在废水的生化处理中起着极其重要的作用。它不仅反映了微生物培养和污泥驯化的程度，而且直接反映了废水的处理情况。活性污泥是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物组成的混合体。
细菌具有高增殖率和强有机物分解功能，真菌也具有分解有机物的能力。原生动物主要以游离细菌为食，进一步净化水。后生动物主要是原生动物。
利用光学显微镜可以观察丝状真菌、原生动物和后生动物的生物相。通过对丝状真菌种类和数量的观察和鉴定，可以判断污泥的质量和处理后的水质。因此，原生动物和后生动物被称为活性污泥系统中的指示生物。
除了活性污泥的宏观指标外，污泥的微生物指标，即污泥的生物相，可以用普通光学显微镜观察。生物量观测由两部分组成：一部分是观察指示性生物(如原生动物和元动物)的数量和种类的变化。活性污泥中存在不同质量的指示生物。通过对指示性生物的观察，可以间接评估活性污泥的质量。
另一部分是观察活性污泥中丝状菌的数量。不同质量的活性污泥中丝状菌的数量是不同的，通过测量丝状菌的数量，也可以间接反映活性污泥的质量。
(1) 指示性生物观察：对于特定的污水处理系统，当活性污泥系统正常运行时，生物相基本稳定。如果有变化，表明活性污泥的质量发生了变化。应采取进一步的观察和治疗措施。微生物种类繁多，命名方法也十分复杂。从实际出发，操作人员应熟练掌握活性污泥中最常见的微生物指示菌：阿米巴、鞭毛虫、草履虫、钟虫、线虫等。这些微生物中是否有一个或多个是占主导地位的，其比例将取决于该过程的运行状态。
在活性污泥培养的早期阶段，活性污泥很少或没有。这时，在显微镜检查中会出现大量的变形虫。当变形虫占优势时，对污水基本上没有处理效果。
超高负荷活性污泥系统中以鞭毛虫为主，出水水质较差。然而，在活性污泥培养过程中，鞭毛虫的出现和优势表明活性污泥已经形成并向良性方向发展。中负荷活性污泥中以草履虫为主。此时活性污泥处理效果良好。污泥发育正常，具有良好的沉淀性能和生物活性，出水水质良好。
在低负荷时滞曝气活性污泥系统中，轮虫和线虫将占主导地位，大量针状絮凝剂可能在流出物中携带。大量轮虫和线虫显示活性污泥正常。如果发现钟虫不活动，则往往表示曝气不足。如果有铃虫等原生动物死亡，则表示有毒素进入曝气池。
在大量时钟昆虫存在的情况下，线虫数量大，活性强，可能使污泥松散。如果钟虫数量减少，而蠕虫数量增加，则存在污泥膨胀的潜在风险。显微镜检查发现，原生动物种类很少，许多原生动物表明污泥已经膨胀。如果发现一条铃虫活动，就可以清楚地看到体内的食物气泡，说明污水处理的程度很高，DO就足够了。
如果二次沉淀池中有大量的水蚤(鱼和昆虫)，则体内的血红蛋白很低，说明溶解氧很高，而当水蚤的颜色很红时，表明出水几乎没有溶解氧。当轮虫数量急剧增加时，表明污泥老化，结构松散解体，污泥排出需要加强。
(2) 丝状细菌的观察：在活性污泥系统中，丝状细菌越少越好，因为丝状细菌在污泥絮体中起骨架作用。通过显微镜观察丝状细菌的数量，长度和丰度可直接反映该过程的操作。需要补充的是，生物相观察只是一种定性方法。它只能作为运行中物理和化学方法的补充手段。它不能用作过程检测的主要方法。在连续实践中注意积累数据是必要的，并总结了该项目的生物学。