Биологическая очистка состоит в минерализации органических загрязнений сточных вод, которые окисляются микроорганизмами. В естественных условиях такая очистка проводится на специальных полигонах, называемых полями фильтрации или полями орошения. На этих полях сточные воды разливаются по системам каналов, где очистка их от загрязнений осуществляется путем фильтрации вод в слоях почвы толщиной не менее 0,8 м.

Биологическая очистка воды - процесс, присущий природе, выработавшей в ходе эволюции на Земле устойчивый механизм экологического равновесия. На основе знаний о сложных взаимосвязях живых организмов в биосфере человек создал различные очистные сооружения, работающие на принципе биологической очистки: биологические пруды, представляющие самостоятельные экологические системы; биологические фильтры, использующие в качестве рабочего звена тонкую бактериальную пленку или аэротенки - искусственные сооружения в виде больших бетонных резервуаров, в которых сточные воды продуваются сильными струями мельчайших пузырьков воздуха снизу вверх. В таких устройствах "рабочим телом" служит масса, состоящая из двух компонентов: микроскопических растений и животных. Этот биологический механизм очистки - плод творческой фантазии человека, претворенный в реальные биофильтры, каких в природе не существует.

Процесс так называемой минерализации органических веществ становится интенсивным в условиях, когда имеется избыток кислорода в виде пузырьков воздуха и приток органических веществ со сточными водами. Тогда в иле биологического очистного устройства бурно развиваются бактерии и различные микроорганизмы, бактерии слипаются в комья причудливой формы, образуя огромную активную поверхность, выделяющую ферменты, расщепляющие органические вещества, которые выпадают в осадок в виде минералов. Сущность биологической очистки мало чем отличается от процессов, происходящих на полях орошения и фильтрации, хотя биохимическое окисление в первом случае происходит значительно быстрее.

Интенсивное использование перечисленных устройств с биохимическим способом очистки, естественно, приводит к скоплению огромного количества осадков, которые можно рекуперировать в ценные продукты. Так, из активного ила успешно получают белково-витаминные корма (продукты белвитамин), витамины В₁₂. Активные угли или осадки, получаемые при обработке и очистке сточных вод гидролизной и бумажной промышленности, перерабатывают в продукты, используемые в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрений.