活性污泥的生物相觀察在廢水的生化處理中起著極其重要的作用。它不僅反映了微生物培養和污泥馴化的程度，而且直接反映了廢水的處理情況。活性污泥是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物組成的混合體。
細菌具有高增殖率和強有機物分解功能，真菌也具有分解有機物的能力。原生動物主要以游離細菌為食，進一步凈化水。后生動物主要是原生動物。
利用光學顯微鏡可以觀察絲狀真菌、原生動物和后生動物的生物相。通過對絲狀真菌種類和數量的觀察和鑒定，可以判斷污泥的質量和處理后的水質。因此，原生動物和后生動物被稱為活性污泥系統中的指示生物。
除了活性污泥的宏觀指標外，污泥的微生物指標，即污泥的生物相，可以用普通光學顯微鏡觀察。生物量觀測由兩部分組成：一部分是觀察指示性生物(如原生動物和元動物)的數量和種類的變化。活性污泥中存在不同質量的指示生物。通過對指示性生物的觀察，可以間接評估活性污泥的質量。
另一部分是觀察活性污泥中絲狀菌的數量。不同質量的活性污泥中絲狀菌的數量是不同的，通過測量絲狀菌的數量，也可以間接反映活性污泥的質量。
(1) 指示性生物觀察：對于特定的污水處理系統，當活性污泥系統正常運行時，生物相基本穩定。如果有變化，表明活性污泥的質量發生了變化。應采取進一步的觀察和治療措施。微生物種類繁多，命名方法也十分復雜。從實際出發，操作人員應熟練掌握活性污泥中最常見的微生物指示菌：阿米巴、鞭毛蟲、草履蟲、鐘蟲、線蟲等。這些微生物中是否有一個或多個是占主導地位的，其比例將取決于該過程的運行狀態。
在活性污泥培養的早期階段，活性污泥很少或沒有。這時，在顯微鏡檢查中會出現大量的變形蟲。當變形蟲占優勢時，對污水基本上沒有處理效果。
超高負荷活性污泥系統中以鞭毛蟲為主，出水水質較差。然而，在活性污泥培養過程中，鞭毛蟲的出現和優勢表明活性污泥已經形成并向良性方向發展。中負荷活性污泥中以草履蟲為主。此時活性污泥處理效果良好。污泥發育正常，具有良好的沉淀性能和生物活性，出水水質良好。
在低負荷時滯曝氣活性污泥系統中，輪蟲和線蟲將占主導地位，大量針狀絮凝劑可能在流出物中攜帶。大量輪蟲和線蟲顯示活性污泥正常。如果發現鐘蟲不活動，則往往表示曝氣不足。如果有鈴蟲等原生動物死亡，則表示有毒素進入曝氣池。
在大量時鐘昆蟲存在的情況下，線蟲數量大，活性強，可能使污泥松散。如果鐘蟲數量減少，而蠕蟲數量增加，則存在污泥膨脹的潛在風險。顯微鏡檢查發現，原生動物種類很少，許多原生動物表明污泥已經膨脹。如果發現一條鈴蟲活動，就可以清楚地看到體內的食物氣泡，說明污水處理的程度很高，DO就足夠了。
如果二次沉淀池中有大量的水蚤(魚和昆蟲)，則體內的血紅蛋白很低，說明溶解氧很高，而當水蚤的顏色很紅時，表明出水幾乎沒有溶解氧。當輪蟲數量急劇增加時，表明污泥老化，結構松散解體，污泥排出需要加強。
(2) 絲狀細菌的觀察：在活性污泥系統中，絲狀細菌越少越好，因為絲狀細菌在污泥絮體中起骨架作用。通過顯微鏡觀察絲狀細菌的數量，長度和豐度可直接反映該過程的操作。需要補充的是，生物相觀察只是一種定性方法。它只能作為運行中物理和化學方法的補充手段。它不能用作過程檢測的主要方法。在連續實踐中注意積累數據是必要的，并總結了該項目的生物學。