生物处理是去除有机污染物最常用的工艺，可有效去除污水中的有机污染物，对BOD₅的去除率达85%～95%，处理后出水的COD_Cr可降至15~30 mg/L（李伟等, 2008）。
1. 活性污泥法
    活性污泥法是城市生活污水处理中应用最广的一种生物处理技术，处理能力高、出水水质好，主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。
    传统活性污泥法有机物去除率高，能耗和运行费用低，适用于中等负荷的大型污水处理厂。厌氧-好氧工艺（Anaerobic- Oxic, AO）和厌氧-缺氧-好氧工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxic, A²O）是传统活性污泥法的改进型，分别采用厌氧-好氧或缺氧-好氧，以及厌氧-缺氧-好氧工艺。
2. 生物膜法
    生物膜法主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H₂O、CO₂、NH₃和微生物细胞物质。该方法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市生活污水（李伟等, 2008）。