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生物法是目前应用广泛的一种有机废水处理方法，主要包括活性污泥、生物膜法、好氧-厌氧法等。主要是利用微生物的新陈代谢，通过微生物的凝聚、吸附、氧化分解等作用来降解污水中的有机物，具有应用范围广、处理量大、成本低等优点。但当废水含有有毒物质或生物难降解的有机物时，生物法的处理效果欠佳，甚至不能处理。针对这类废水，人们对生物法作了一些改进，使其能应用于这类废水的处理。主要包括以下几方面。
生物强化
生物强化技术是通过改善外界环境因素，提高现有工艺对有毒难降解有机物的生物降解效率。目前实施的生物强化技术主要有3个途径。投加有效降解的微生物：主要是针对所要去除的污染物质，投加专门培养的优势菌种对其进行有效降解。该法已在美国、德国、日本等国采用，主要用于改善活性污泥法处理效果，但优势菌种在新环境中的适应性和再生问题待解决。 为了增加优势菌种在生物处理装置内的浓度，提高难降解有机物的处理效率，固定化技术已被用来处理部分难降解有机物。固定化技术是通过化学或物理的手段将优势的游离菌固定，使其不再游离，但仍具有生物活性的技术。
投加营养物和基质类似物：由于大部分有毒有机物的降解是通过共代谢途径进行的，在常规活性污泥系统中可降解目标污染物的微生物数量与活性比较低，添加某些营养物包括碳源与能源性物质，或提供目标污染物降解过程所需的因子，将有助于降解菌的生长，改善处理系统的运行性能。投加基质类似物是针对代谢酶的可诱导性而提出，利用目标污染物的降解产物、前体作为酶的诱导物，提高酶活性。
投加遗传工程菌酶：通过基因工程技术构建具有特殊降解功能的菌，形成了酶生物处理技术。酶的固定化技术是目前这一领域研究的热点。
优化组合处理
提高难降解物质的去除率，必须延长水力停留时间和增加泥龄，提高微生物有效浓度，增加污染物与微生物的接触时间。添加粉末活性炭活性污泥工艺：采用这一工艺，使有机物除被微生物氧化处理外，还被活性炭所吸附。由于活性炭表面的污泥泥龄较长，污染物与微生物接触时间远大于水力停留时间，从而使难降解毒性有机物去除率提高。 厌氧-好氧工艺的组合：有时采用单独的好氧或厌氧工艺处理效果都不理想，但采用联合处理工艺后，可能会发挥各工艺的优点，产生协同效应，使处理效果大大提高。
化学氧化
化学氧化技术常用于生物处理的前处理，一般是在催化剂的作用下，用化学氧化剂处理有机废水以提高废水可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。常用的氧化剂有O3，H2O2，KMnO4等。现代工业的发展使含有高浓度难生化降解有机物的工业废水日益增多，对于这类废水的处理，常用氧化剂表现出氧化能力不强，存在选择性氧化等缺点，难以达到实际的要求。随着研究的深入，高级化学氧化技术应运而生，在使用中已获得显著效果。
高级氧化技术的基础在于运用光辐照、电、声、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的.OH自由基，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子，难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成CO2和H2O，接近完全矿化。
MBR污水处理系统由生物降解与膜过滤两部分组成。与常规的活性污泥工艺相比有诸多优势。膜过滤系统有着强大的固液分离能力，即使出现污泥膨胀的情况，也不会影响出水水质;反应器小巧、结构紧凑，因此可灵活地应用于对现有污水处理场的改造和升级;系统剩余污泥产量较少，如果采用内置式更不需要污泥回流;能够实现更好的处理性能，产水质量更高。但是MBR技术同时也存在设施设备费用偏高、膜污染及膜的使用寿命较短等问题。目前一些已实施的MBR工程，膜的寿命已从3a增加到了8aE。MBR污水处理系统目前主要按2种方法进行类型划分。按膜组件的形状划分为3种类型：一种是以中空纤维柱状膜组件为核心的类型，它具有膜面积大，占地面积小等特点;一种是以中空纤维帘状膜组件为核心的类型，它具有膜面积大，易于安装，清洗方便等特点;另一种是以浸没平板型帘式膜组件为核心的类型，它具有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。按膜组件与生物反应器的组合方式划分为2种类型：外置式和内置式。
传统的外置式膜生物反应器系统，率先在北美推出，将膜分离装置与生物反应器分开安装，膜分离装置位于生物反应器外部。外置式膜生物反应器运行效率高、衰减慢，可连续出水，具有运行可靠，膜易于清洗、膜通量大等特点。但为减轻膜污染，要求循环泵提供较高的膜面错流速度(2-5m/s)，因而循环量大、，能耗高，动力费用较高，而且泵高速旋转的剪切力会使某些微生物菌体失活。外置式膜生物反应器系统膜组件一般在TMP大于210kPa下操作。内置式生物反应器系统是将膜组件直接浸没在生物反应容器中，它可以在较低的跨膜压差下在线运行和操作，通常为(28～56)kPa的TMP，低于0.6m/s的有效错流速度，通过真空抽吸泵的抽吸实现污泥与废水的分离，因此该运行方式具有能耗相对较低，占地紧凑等特点，但膜通量较低，膜比较容易受污染，清洗更换频繁、操作繁琐。
如果只是从能耗角度考虑，内置式生物反应器系统具有比较明显的优势，但如果结合膜的清洗、更换和保养等综合因素进行全面衡量，运行与维护费用二者大致相当。因此，在实际工程中选用哪种形式的MBR，应视具体情况而定：在浓度低、水量大的情况下，如生活污水处理，能耗是工艺运行的主要问题，膜污染是次要的，因此选择内置式MBR比较合适;在浓度高、水量小的情况下，如工业废水和垃圾渗滤液的处理，有效降低膜污染是工艺运行的首要问题，因此外置式MBR才是合适的选择。 | 
