Belebtschlamm besteht im wesentlichen aus Bakterien und Einzellern. Einzeller ernähren sich im wesentlichen von Bakterien. Einzeller geben allein aufgrund ihrer Anwesenheit oder Abwesenheit in einem biologischen System wertvolle Hinweise auf den Zustand des biologischen Systems.
Entscheidend für die Bildung von Schlammflocken aber auch von biologischen Granulen ist die Fähigkeit der Mikroorganismen, biologische Polymere, sogenannte extrazelluläre polymere Substanzen (EPS) auszuscheiden. Ohne diesen Mechanismus könnte eine Belebungsanlage nicht betrieben werden, da der Schlamm nicht rückgeführt und angereichert werden könnte.
Je nach Substrat und Belastungssituation bildet jede Kläranlage ein ganz spezifisches biologisches System mit einer spezifischen Artenstruktur aus. Das Schlammalter, also die mittlere Aufenthaltszeit des Schlammes im System ist ein entscheidendes Merkmal zur Charakterisierung der Biologie (nitrifizierend, stabilisierend etc.). Je höher das Schlammalter ist, desto stärker ist das Nahrungsangebot für die Biomasse eingeschränkt. Damit können sich auch Arten etablieren, die sehr spezialisiert sind und die bei hoher Substratkonzentration keine Überlebensmöglichkeit hätten.
Im kommunalen Abwasser sind Stickstoff und Phosphor im Vergleich zum organischen Kohlenstoff deutlich überrepräsentiert. Daher ist der organische Kohlenstoff normalerweise der limitierende Faktor der Produktion der Biomasse.


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