自然界中某些微生物具有氧化分解有機物將其轉化為無機物的功能，利用其功能來處理廢水的方法叫做生物處理法，生物處理法的運行費用低，與物理、化學處理法聯合使用會取得良好的效果。
根據微生物的呼吸特性把微生物分為好氧微生物、厭氧微生物及兼性微生物。
常見的好氧微生物有好氧細菌、真菌、原生動物、藻類等。好氧生物處理必須供給足夠的氧氣及保證細菌所需的氮、磷等營養物質，且溫度不能過低。
厭氧生物處理是在無氧條件下由厭氧微生物對有機物進行穩定分解的過程，該過程由酸性發酵和堿性發酵兩階段組成。酸性發酵是在產酸細菌作用下使複雜的有機物轉化為簡單的有機酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸及有機醇、氨、二氧化碳、氫和硫化物等。堿性發酵則是由產甲烷細菌將有機酸分解為甲烷和二氧化碳等氣態產物。
因此厭氧處理不僅不需要氧氣即不需供氧的動力費用，而且還能產生沼氣可供回收利用，但在處理過程中會產生硫化氫等刺激氣味的氣體，同時所需處理溫度也比較高，例如適宜產生甲烷菌的溫度為25―40℃，而且要保證隔絕氧氣，故選擇好氧生物處理而不用厭氧生物處理。
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