Le acque di scarico urbane e industriali contengono residui delle numerose sostanze utilizzate dall'uomo, per le attività quotidiane e per i processi produttivi, che alterano la qualità dei corpi idrici che le ricevono, producendo un fenomeno noto con il nome di inquinamento delle acque.
Questi scarichi devono essere depurati prima di essere riversati nell'ambiente.
Se il liquame è inquinato da sostanze biodegradabili e, se in esse  non sono presenti composti tossici o inibenti per i microrganismi, gli impianti di depurazione biologica rappresentano il miglior sistema di depurazione delle acque reflue, in quanto, essi rimuovono la sostanza organica secondo meccanismi analoghi a quelli di auto depurazione di un corpo d'acqua, con la differenza che le trasformazioni avvengono con velocità e rendimenti molto maggiori ed in tempi e spazi concentrati.
Nei processi biologici le sostanze di rifiuto vengono degradate da opportuni microrganismi demolitori, trasformandole in composti minerali che rientrano a far parte dei cicli naturali essendo assimilabili dagli organismi vegetali.
Le condizioni alle quali avvengono i processi di rimozione all'interno degli impianti biologici sono di tipo aerobiche. La caratteristica principale dei processi aerobici consiste nell'utilizzare ossigeno disciolto, fornito artificialmente, il quale è indispensabile per il mantenimento e l'attività dei microrganismi. Da questo processo, ne risulta la produzione di materiale biologico flocculento disperso nella massa del liquido (definendo così i fanghi attivati). Questi fiocchi di materiale biologico aggregano le particelle colloidali fini e adsorbono altre sostanze disciolte presenti nelle acque da trattare. Si realizza in tal modo, un processo biologico autodepurante per effetto della biodegradazione delle sostanze organiche inquinanti. Gli impianti di depurazione biologica inoltre, hanno il vantaggio di consumare pochi prodotti chimici e di produrre pochi fanghi di supero, rispetto ad altre tipologie impiantistiche.

Le principali fasi di un impianto biologico sono:  

OMOGENEIZZAZIONE: rende omogenee e costanti le caratteristiche chimiche dei reflui affluenti, assicurando un tempo di residenza idraulico che consenta di smorzare le fluttuazioni di portata dell'impianto.

OSSIDAZIONE BIOLOGICA: è il trattamento più importante dell'intero ciclo di depurazione e consiste nella biodegradazione da parte di microrganismi, di tutte le sostanze organiche presenti nelle acque da depurare, fino a trasformarle in composti molto semplici ed innocui dal punto di vista ambientale.

NITRIFICAZIONE: è l'ossidazione di composti- ridotti dell'azoto; è un processo chemiosintetico e strettamente aerobico, attuato da due gruppi di batteri_nitrificanti presenti nelle acque. Un gruppo ossida l'ammoniaca NH3 a nitrito NO2-; l'altro gruppo ossida il nitrito NO2- a nitrato NO3-.

DENITRIFICAZIONE: è il processo necessario per la riduzione biologica dell'azoto nitrico e nitroso, con formazione di azoto gassoso che si libera in atmosfera ad opera di batteri eterotrofi denitrificanti.

CHIARIFICAZIONE (sedimentazione secondaria): consente per differenza di peso specifico, la separazione delle acque depurate dalla biomassa (fanghi attivati) che vengono inviate al corpo idrico recettore. I fanghi sedimentati, vengono riciclati in quantità controllata nel bacino di ossidazione biologica o inviati alla compattazione e a successiva disidratazione.  

DISINFEZIONE:
è un trattamento con il quale si elimina la carica batterica presente nell'acqua di scarico.