为保障有机物彻底氧化分解，必须通过加强生化处理对COD进行充分降解。增强有机物的生化降解效果的方法一般有两种：其一，增加生化停留时间，即通过扩大生化池容积，以求微生物对有机物的生化反应时间延长，使反应进度更趋完全;其二，增加微生物量，即提高系统微生物总量和活性，以求有机物在一定时间内被更为高效分解。

实际生产中，通常采用某一种方法与氧化法联用，操作简单，节省时间，处理效果较好。相对于复合法来说，少数单一的方法如今几乎已被淘汰如膜过滤法、保险粉法等，而一些新兴的生物处理法，如植物修复法，操作繁琐且较难控制，目前应用并不十分广泛。但生物处理法是未来处理工业废水的主要研究和发展方向之一，具有巨大的潜力和环保作用，也符合“节能减排”的政策，值得大力推广。

厌氧生物处理技术：在厌氧消化处理过程中，废水中含有的高分子、难降解有机污染物被分解为甲烷、二氧化碳、水等小分子物质。厌氧生物处理技术主要包括厌氧消化法和水解酸化法两种处理工艺。其中，厌氧消化法是严格控制厌氧条件下的生化处理过程。好氧生物处理技术：好氧微生物在废水处理过程中经过复杂的生化反应，最终以低能位的无机物稳定下来，达到废水处理无害化的要求。好氧生化处理技术是利用好氧微生物在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机污染物的处理方法。
水解酸化法是在兼氧或非严格厌氧的条件下，通过微生物的水解及发酵等作用，将高分子有机物转为简单有机物等产物的过程。目前，水解酸化法在发酵类制药废水处理中广泛应用，实际应用中将水解酸化处理作为好氧生化的前处理。一般厌氧消化工艺处理发酵类制药废水COD去除率在50%～85%。目前，应用广泛的厌氧反应器主要有升流式厌氧污泥床(UASB)反应器、厌氧复合床(uBF)反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器、厌氧折流板反应器(ABR)等。
附生物降解法(AB法)，属超高负荷活性污泥法，其突出的优点是A段负荷高，抗冲击负荷能力强，特别适用于处理浓度高、水质水量变化大的发酵类制药废水。好氧生化处理技术以活性污泥法和生物接触氧化法为主，而近年来则以水解一好氧生物接触氧化法以及不同类型的序批式活性污泥法居多。如传统活性污泥法是传统的好氧生物处理技术，处理工艺成熟，在传统发酵类制药废水处理中应用广泛。
序批式间歇活性污泥法(SBR)，是一种高效废水处理工艺。由于系统的非稳态运行，反应器中生物相复杂，微生物的种类繁多，各种微生物交互作用，去除率要比传统活性污泥法高。因此，目前该方法在处理复杂发酵类制药废水处理中也发挥其突出贡献。生物接触氧化法，则兼有活性污泥法和生物膜法的特点，与活性污泥法相比，单位体积牛物蕈大、生物活性及容积负荷高，处理过程不需要污泥回流。膜生物反应器(MBR)，具有污泥浓度高，有机污染物去除率高，脱氮脱磷效果好等特点。