廢水生物處理的主要目的，是去除水中的有機污染物。生物處理過程有好氧(有氧)與厭氧(無氧)之分。缺氧過程雖不存在氧，但存在其他氧化劑。
    大部分有機廢水中有機物的濃度相對較低，可以通過好氧方法有效地去除，過程中一部分有機物通過微生物代謝轉變成二氧化碳，另一部分進入微生物體內。
    污水處理設備
    許多濃度較高的有機廢水及有機懸浮物可以通過厭氧的方法有效去除。過程中有機物被轉變成甲烷、二氧化碳及微生物細胞。
    生物反應器設計是生物處理工藝開發的重要環節，目標是優化微生物生長環境，能保持較高的微生物濃度。好氧過程需連續給反應器供氧，以支持微生物呼吸;而厭氧過程必須不存在氧，因為氧對厭氧過程的產甲烷菌有很大毒性。
    生物好氧處理中的微生物可以是懸浮生長，如活性污泥過程，也可以是固定生長，如生物膜過程。在懸浮生長中，微生物在水中形成分散懸浮系統，廢水通過混合作用與懸浮的微生物接觸。在固定生長中，微生物附著在石塊或塑料等固體表面，廢水以薄膜狀流過生物膜表面時即與微生物進行接觸。
    生物厭氧處理中的微生物也可以是懸浮生長或固定生長。但在厭氧濾池中廢水以向上涌流方式流入濾床，可有效地排出濾床內產生的氣體。