Substantele organice pot fi indepartate din apa de catre microorganismele care le utilizeaza ca hrana, respectiv drept sursa de carbon. O parte din materiile organice utilizate de catre microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru miscarea sau pentru desfasurarea altor reactii consumatoare de energie, legate de sinteza de materie vie, respectiv de reproducerea microorganismelor.

Epurarea realizata cu ajutorul microorganismelor este numita biologica. Ea se desfasoara prin reactii de descompunere si de sinteza, mijlocite de enzime.

Unul din cele 4 elemente principale care constituie biosfera este azotul sub diferite forme. Principalul efect al acumularii azotului este epuizarea cantitatilor de oxigen din apa. Una din problemele tehnologiilor de epurare o constituie retinerea azotului si a compusilor acestuia. Aceste tehnologii trebuie sa asigure conditii de evacuare a acestora.

Eficienta epurarii biologice a apelor uzate se poate realiza prin optimizarea proceselor de aerare.