生物處理過程中，利用微生物的生物化學作用，將復雜的有機物分解為簡單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉化為無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。其中選擇適宜的COD∶N∶P的比例是保證生化效果的關鍵所在。實驗表明厭氧池按照COD∶N∶P=(300～400)∶5∶1，好氧池按照COD∶N∶P=(100～200)∶5∶1這樣污泥增加較快，處理效果良好。但實際進水水質(zhì)變化較大，氨氮最高為35mg/L，最低時只有3.5mg/L;總磷最高為1.4mg/L，最低時不足0.2mg/L。因此在運行中應對總磷、氨氮、COD進行分析，結合實際生產(chǎn)狀況進行不斷調(diào)整，是否加入微生物營養(yǎng)物質(zhì)、何時加入，這些都需要通過試驗來完成。如果COD、含油符合要求可不加入，但提高處理負荷時，應根據(jù)生產(chǎn)實際進行調(diào)整，確保出水水質(zhì)要求。針對微生物好氧與否，生物處理法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。

　　好氧生物處理法

　　好氧生物處理是在水中有充分溶解氧的情況下，利用好氧微生物的活動，將污水中的有機物分解為CO2H2O、NH3和NO3-等。一般好氧反應又分為活性污泥法、生物膜法(生物濾池、生物轉盤、生物氧化塔)、接觸氧化池法、氧化塘法等。Li等通過用PVA生物固定法處理大慶油田的污水，COD由原來的2600mg/L降到240mg/L，并且固定后的微生物可以重復循環(huán)利用，增加了處理過程中降解菌的利用率。李希明等通過一級氣浮預生化單元，去除大塊浮油;四級生化處理單元，降低污水中聚合物含量，并去除污水乳化油和溶解油，降低污水含油量和COD值;二級沉降單元，沉降細菌體或生物除氧的工藝實驗流程。

    試驗結果表明，經(jīng)過預生化后污水COD大幅度降低，后經(jīng)過多級的生化處理COD值在逐級降低，最后沉降后污水的COD在110mg/L以下。佘躍惠等通過常規(guī)的微生物學方法分離到除SRB和TGB以外的7株PAM降解菌，COD降低幅度達到了97.9%。陳進富等采用活性污泥法處理綏中某油田采油廢水時，采油廢水經(jīng)72h曝氣生化處理其COD也降低了26.4%以上。包木太等利用氣浮生化超濾裝置處理稠油污水，生化后含油降到了20mg/L，COD的去除率達到了87.5%。還有巴西的Freire等應用SBR工藝對油田采油廢水進行生物處理試驗，COD的去除率在50%以上。

　　厭氧生物處理法

　　厭氧生物處理的主要特點是可以在厭氧反應器中穩(wěn)定保持足夠的厭氧生物菌體，使廢水中的有機物降解CH4、H2O和CO2等。厭氧反應器主要有厭氧活性污泥法、厭氧濾池法、升流式厭氧污泥床(UASB)、內(nèi)循環(huán)反應器(IC)和膨脹顆粒污泥床(EGSB)等。竺建榮等用厭氧USAB和AAA結合的工藝來處理預先經(jīng)氣浮處理的廢水。試驗表明，UASB反應器的COD去除率均保持在60%左右。經(jīng)過厭氧UASB反應器處理后的廢水，再經(jīng)AAA工藝處理，COD去除率在31%～48.5%。趙洲洋等研究了厭氧好氧耦合生物體系對含酚廢水的處理效果，模擬含酚廢水的COD由4g/L降至100mg/L，最快降解速率達到720mg/(L·h)。