城市或厂矿的污（废）水的第二级处理。污水经一级处理后，其残留的有机物在微生物的代谢作用下降解为简单物质，然后再行排放。其设施、工艺以及生成物的清理远较一级处理复杂。
污水二级处理
生物处理作为污水二级处理的主体工艺，在城市污水处理中，二级处理通常作为生物处理的同义语使用。污水经过一级处理后，常用生物法和絮凝法。生物法是利用微生物处理污水，主要除去一级处理后污水中的有机物； 絮凝法是通过加絮凝剂破坏胶体的稳定性，使胶体粒子发生凝絮，产生絮凝物而发生吸附作用，主要是去除一级处理后污水中无机的悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物。经过二级处理后的污水一般可以达到农灌水的要求和废水排放标准。但在一定条件下仍可能造成天然水体的污染。城市污水经过筛滤、沉砂、沉淀等一级处理 （预处理），虽然已去除部分悬浮物和25%-40%的生化需氧量 (BOD)，但一般不能去除污水中呈溶解状态的和呈胶体状态的有机物和氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准，需要进行二级处理。
二级处理的工艺按BOD的去除率可分为两类：一类是不完全的二级处理，这种工艺可以去除BOD75%左右 （包括一级处理），出水的BOD可在60ppm以下，主要采用高负荷生物滤池等设施； 另一类是完全的二级处理，这种工艺可以去除BOD85%-95% （包括一级处理），出水的BOD可在20ppm以下，主要采用活性污泥法。采用活性污泥法工艺处理，效果较好时，出水的BOD可在10ppm以下，悬浮物可在15ppm以下，能够达到排放标准。活性污泥法的基本组成是： 曝气池，反应主体； 二沉池，用于进行泥水分离，保证出水水质，保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度； 回流系统，用于维持曝气池的污泥浓度，改变回流比，改变曝气池的运行工况； 剩余污泥排放系统，是去除有机物的途径之一，维持系统的稳定运行；供氧系统，主要由供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度； 增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。活性污泥法本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。自1912年始，活性污泥法经过100年的发展和改良，在理论和实践上都相当的成熟，同时也衍生出了很多种类的运行方式，如下列举的是各种典型的活性污泥法工艺流程： A/O脱氮工艺、A/O脱磷工艺、A2/O脱氮除磷工艺、AB法、卡鲁赛尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟以及传统SBR工艺、ICEAS、CAST、DAT-JAT、UNITANK等各种变型。