原生动物是动物界中最原始的单细胞动物，分布广，生活于淡水、海水及潮湿的土壤中，也有不少种类营寄生生活，主要分为：鞭毛纲、肉足纲、孢子纲、和纤毛纲。主要运用有污水处理，在活性污泥法中的作用主要有以下几点：
1. 净化作用：
（1）捕食游离细菌
原生动物是活性污泥的重要组成部分。废水生物处理系统中污染物质降解者主要是细菌，原生动物主要掠食细菌。原生动物对细菌的掠食速度是惊人的，某一池塘的研究结果证实，细菌总数的75%被原生动物所食。在污水处理厂中，形成菌胶团的细菌对原生动物有抗性作用，原生动物主要捕食游离细菌，可以大大降低出水中细菌的密度，从而降低出水浊度。
（2）分解污染物
很多证据表明，原生动物还能够净化污水中的无机物和有机物。有人在无菌条件下，运用累枝虫处理污水，发现可降低70%的氨态氮。还有人通过加热处理原污水来杀灭原生动物，然后接种细菌并进行曝气实验，结果大量游离细菌导致出水浑浊，同时COD、BOD、总有机碳和悬浮固体等各项指标明显偏高；在试验的平行系列中接种纤毛虫后，随着原生动物种群的建立，游离细菌总数下降，出水变得澄清，BOD和COD均下降。因此可证明，原生动物有分解污染物的作用。
2．絮凝作用：
（1）分泌絮凝物质
活性污泥是一种生物絮体，絮凝对活性污泥的沉淀至关重要，它直接影响到出水中固体悬浮的含量。原生动物可以促进絮凝作用，草履虫等纤毛虫和一些鞭毛虫向胞外分泌可溶性多糖类物质，这些多糖物质对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力，有利于形成菌胶团。
（2）促进细菌絮凝
在原生动物捕食作用的压力下，细菌往往改变形态，抵抗原生动物捕食。原生动物存在时，一些原来悬浮生长的个体细菌采用絮状菌胶团或菌链的方式生长，去除原生动物并连续培养几代后，这些菌胶团或菌链又以悬浮个体的方式生长。细菌的这种有效捕食防御机制，十分利于絮体的形成与污泥沉淀。
3.指示作用：
（1）指示污泥性质
活性污泥的培养与驯化是污泥逐渐成熟的过程，在这个过程中，曝气池混合液中的原生动物上风类群也会顺序变化，从肉足类、鞭毛类开始，依次出现游泳型纤毛虫、爬行型纤毛虫、附着型纤毛虫。当活性污泥中的上风原生动物成为匍匐型和固着型纤毛虫时，说明活性污泥已经成熟，活性污泥的氧化和沉淀性能最佳。在污水处理厂正常运行期，若污泥性质发生变化，也可以通过原生动物的种类反映出来。
（2）指示运行环境
污水处理厂的各种运行环境条件直接影响活性污泥的性质，从而决定了出水水质。这些环境条件有：有机负荷、曝气量、有机污染物的可生化程度、水力停留时间，以及冲击负荷。通过观察活性污泥上的上风原生动物，可以判定出水水质，查找原因，改善运行操纵条件。
活性污泥中的原生动物群落结构与污水净化状况的关系有：①活性污泥在不良条件下，鞭毛虫、变形虫的数目多于纤毛虫的数目；②水处理不稳定时的群落由鞭毛虫类、根足虫类组成；③水处理稳定时的群落包括鞭毛虫类、根足虫类、自由生活的纤毛虫类、缘毛虫类；④在净化状态良好时的群落中，缘毛虫类数目大于鞭毛虫类和根足虫类。
（3）猜测出水水质
从理论上讲，在进水水质、污水处理工艺和运行参数值固定的情况下，每个污水处理系统对应着一种生物群落结构，这种结构对污水的处理效果最好。通过广泛地观察和分析微型生物群落和出水水质，可以找出这种群落结构与出水水质之间的关系。
相关调查显示了微型动物的各类群总数和多样性指数对水质的指示效果：①原生动物的纤毛虫和后生动物总数对污泥的沉降性指示效果较好，纤毛虫和后生动物越多，污泥的沉降性越好；②游泳类纤毛虫总数对出水BOD的指示效果最好；③动物多样性值对固体悬浮物的指示效果较优；④后生动物的多样性指数值对厌氧段的氨氮和出水的氨氮都有较好的指示作用；⑤爬行类纤毛虫的多样性值对出水的硝态氮指示效果最强；⑥动物多样性值对厌氧段的硝态氮指示效果较好；⑦固着类纤毛虫的多样性值与出水的总氮呈正相关；⑧后生动物的多样性值能较好地指示出厌氧段总氮的变化；⑨爬行类纤毛虫的多样性值对污水处理厂中的总磷和总氮的变化具有较强的指示作用。
