Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ, dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hửu cơ gây ô nhiễm. vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và 1 số chất khoáng để làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. 1 cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học chia làm 2 loại, hiếu khí và kỵ khí