污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、生物膜法、生物穩(wěn)定塘法和土地處理法等四大類。
大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。
生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀法固液分離，從凈化后的污水中除去。由此可見，污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學污泥。由于這些污泥含有大量的有機物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務尚未完成。污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理并妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。
各種機械處理、生物處理和污泥處理處置技術(shù)設(shè)備的選擇與不同組合，以及構(gòu)筑物的設(shè)計構(gòu)成了各種各樣的污水處理廠工藝和工程方案。