廢水生物處理中微生物懸浮在水中的各種方法的統稱。因懸浮的微生物群體呈泥花狀態，故名。一般指需氧活性污泥過程。
基本流程 活性污泥與廢水接觸時不但攝取某些污染物作養料，而用吸附和網羅一些其他污染物（如有色物質、懸浮固體），處理效果很好。其基本機理見水的生物處理法。活性污泥法的基本流程（圖1）如下。
在曝氣池中廢水與積累的活性污泥充分混合接觸，污染物轉移到污泥上，微生物以污染物為養料並從水中取得氧氣生長繁殖，某些代謝產物(如二氧化碳、氨)則進入水中。隨後，混合液流過沉淀池，泥水分離，出水得到處理，污泥則回流到曝氣池入口，再次進入過程。微生物不能代謝的有機物或多或少留在水裡，不能去除。因接觸或時間不夠，可以代謝的溶解物也會留下一些，泥水分離不完全也將使出水水質下降。但是，活性污泥過程穩定和澄清廢水的效率一般是高的，BOD5（見生化需氧量）和懸浮固體去除率均可達90％以上。如進一步用快濾池過濾，出水的BOD5和懸浮固體有可能降低到1～2毫克/升左右。為瞭減輕曝氣池的負荷，在池前常設初次沉淀池，這時後面的沉淀池常稱二次沉淀池。
影響活性污泥過程工作效率(處理效率和經濟效益)的主要因素是處理方法的選擇與曝氣池和沉淀池的設計及運行。
方法設計 除普通活性污泥法外，還有多點進水、吸附再生、延時曝氣和高負荷率活性污泥等方法。前兩種方法與基本流程有所不同，廢水流進曝氣池的入口的數目和位置有差別。在多點進水活性污泥法中，隻有一部分廢水和回流污泥一起在首端入池。其餘的廢水分2～3次在離首端有一定距離的2～3個入口處(入口的間距一般相等)進入曝氣池。從流程上看，可以說吸附再生活性污泥法（圖2）隻是多點進水過程（圖3）的變形，幾個廢水入口隻用最後一個，後者即變成前者。
方法類型的發展是以過程的機理為依據的。參與過程的主要物質有：有機物、微生物和溶解氧(空氣)。前兩者是主要的，溶解氧隻要維持一定的濃度。
在整個過程中，需氧量是不同的。起始有機物濃度高，微生物繁殖迅速，需氧量大。隨著有機物的逐漸下降，需氧量也逐漸減少。在普通活性污泥法中，曝氣池的供氧是均勻的。這顯然是不合理的。改進的辦法有兩種。一種是從曝氣方法著眼，把均勻的曝氣改為漸降曝氣。另一種就是多點進水的辦法。但是多點進水不僅降低需氧量的變化幅度，而且改變瞭有機物與微生物的相對量。
有機物與微生物之比稱污泥負荷率。它影響過程的代謝深度和污泥的沉降性能，也影響運行的穩定性和基建費用。污泥負荷率低些，過程的運行比較容易，處理效率比較穩定，剩餘污泥量比較少，但基本建設和運行費用一般要高些。普通活性污泥法的負荷率常在0.15～0.3公斤BOD5/公斤污泥之間。高負荷率活性污泥法采用1以上，回流污泥量和空氣量可以大大減少，節省費用，但是BOD5去除率降低到60～70％，因此也稱為變型活性污泥法。用於隻需要中等處理程度的場合。延時曝氣活性污泥法則相反，負荷率常小於0.1，曝氣時間超過24小時，代謝深入，剩餘污泥量少，無需頻繁排泥，工作穩定，管理簡便，常用於流量很小的場合。
在實踐中，人們發現污染物轉移到污泥上去的效率很快，而代謝速率較慢。處理城市污水時，往往不到1小時就把廢水BOD5降低90％左右。但是如果把這些污泥回流到曝氣池，卻不能再現這樣的能力（見曝氣），從而創造瞭吸附再生法。活性污泥的再生實質上是給微生物以足夠的時間來消化轉移來的有機物。因此，有人把它改名為接觸穩定法。
曝氣池 是所有活性污泥法的心臟，其作用是攪拌混合液使泥、水充分接觸和向微生物供氧。攪拌有兩種方式，一種是使同時進曝氣池的泥和水充分混合並一直保持到流出池子，而不和已在池中的混合液相混以免發生短路現象。曝氣池采用長條形就是以保證同時入池的泥和水都同時出池(圖4)，使同時入池的廢水有相同的曝氣時間。另一種攪拌方式是使進入池子的泥和水立即與全池的混合液充分混合，達到混合液的水質均勻，有可能使微生物的生長處在最佳的生活環境中，使過程處在最好的條件下運行。還有一種環形曝氣長槽，深度較淺，混合液在槽中以較高的流速回流。這種曝氣槽的曝氣時間接近24小時，特稱氧化槽或氧化溝。實際上是延時曝氣活性污泥法的一種曝氣池。
圖4 曝氣池
除按要求設計幾何形狀外，曝氣方法和設備也是很重要的。曝氣方法有氣泡曝氣法（又稱鼓風曝氣法）和表面曝氣法（也稱機械曝氣法）兩種。20世紀70年代末問世的深井曝氣也是一種氣泡曝氣，以增加氣泡與混合液的接觸時間來提高曝氣效率。
在表面曝氣法中借設在液面的曝氣器使池液回流，並使液面劇烈波動與空氣密切接觸交換氣體。曝氣器一般是各種立式葉輪，也有采用臥式旋刷或旋槳的。環形曝氣槽都采用臥式曝氣器。
為加快氧的溶解，70年代開始出現瞭“純氧”曝氣，以含氧濃度極高的空氣替代一般空氣。大多采用表面曝氣法。
運行 主要是活性污泥量和供氧量的控制，曝氣池的活性污泥濃度（稱混合液懸浮固體），是可以調節的，也就是活性污泥量和負荷率是可以調節的，運行時應根據具體情況註意調節。活性污泥法污水廠容易出現污泥膨脹，即污泥含水量極高，不易沉降。這將造成污泥隨水流出沉淀池，破壞水質，同時，污泥的流失使曝氣池中污泥減少，整個過程逐漸失效。在發現污泥有膨脹趨勢時，應即分析原因，采取措施。（見彩圖）
污泥消化設施——固定蓋污泥消化池
活性污泥法中起攪拌作用的曝氣池