Durch biologische Verfahren lassen sich gelöste, biologisch abbaubare Stoffe (Substrat) aus Abwasser entfernen. Das Substrat dient Mikroorganismen als Nahrungsquelle und wird unter aeroben Bedingungen in Biomasse, Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.

Im Gegensatz zu den aeroben Verfahren erfolgt der anaerobe Abbau organischer Stoffe in Abwesenheit von Sauerstoff. Die anaeroben Mikroorganismen verwenden die organischen Stoffe als Nahrungsquelle und bauen diese dadurch ab. Als Produkt entsteht Biogas, das überwiegend aus Methan (60%) und Kohlendioxid (35%) besteht.