通常设在常规净水处理工艺之前。生物预处理既改善了水的混凝和沉淀性能，也减轻了常规处理工艺的负荷。另外，通过可生物降解物质的去除，减少了水中致突变物的前驱物质，也减少了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。

生物预处理的基本原理是在原水中进行人工充氧，强化好氧微生物的繁殖条件，形成生物膜。使原水在足够的充氧条件下，与附着生长在填料表面的生物膜不断地接触，通过微生物自身生命的代谢活动——氧化、还原、合成、分解等过程，以及微生物的生物絮凝、吸附、氧化、硝化和生物降解等综合作用，使水中许多有机物逐渐转化和去除。有时根据需要，还可在常规净水工艺之后再增设深度处理工艺，以减少水厂凝聚剂和液氯的消耗量。以常规处理工艺为基础，增加生物预处理和深度处理是处理微污染水源水经济有效且符合卫生、安全要求的净水工艺。

生物预处理的常用池型有生物滤池、生物接触氧化池等。生化池中的填料有蜂窝形填料、立波形填料、弹性立体填料或半软性填料，以及陶粒、石英砂或颗粒活性炭等粒状填料。

生物滤池是在好氧条件下利用附着在载体上的生物膜对水中可生物降解的物质进行去除的一种方法。生物滤池具有生物膜比表面积大、氧化能力强、管理简便，节省动力消耗、水力停留时间短等特点，尤其适用于有机物含量较低的水质净化。在中国以生物陶粒滤池形式的研究应用最为广泛，所采用滤料的粒径多在2～5毫米、滤层高度为1.5～2米，滤料的截留作用和生物絮凝作用去除了水中部分微污染物，同时降低了出水浊度。生物硝化除氨氮的工艺流程见图。

生物硝化除氨氮工艺流程图

生物接触氧化池，装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将水中的有机物氧化分解，达到净化目的。生物接触氧化池中采用的人工曝气充氧方式主要有穿孔管曝气、微孔曝气、鸭嘴阀曝气和“T”形曝气等。生物接触氧化池具有有机负荷高、占地面积小、投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高以及出水水质好等优点。影响生物预处理效果的主要因素：①停留时间。利用微生物将水中的各种污染物加以代谢、分解，这需要通过一系列生化反应来完成，这些生化反应的完成需要一定的时间，停留时间越长，生物氧化分解得越完善，但构筑物的体积，基建投资势必增加很多。②温度。在影响生物生理活动的各种因素中，温度的作用非常重要。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动；温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动，导致微生物形态和生理特征的改变，甚至可能使微生物死亡。对于常年或多半年时间处于低温的地区，生物处理的效果要减弱，应考虑将曝气池建于室内。③pH值。微生物的生理活动与环境的酸碱度（氢离子浓度）密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。微生物生长最佳的pH值一般为6～8。④溶解氧。氧是水和有机化合物的元素成分，是细胞的组成成分，好氧微生物的代谢活动中均需要氧的参与，即使水中矿物质元素和有机营养浓度能够满足微生物的需要，但如果水中氧的溶解度非常低，也会使微生物的生物受到限制，从而影响到微生物对有机污染物质的去除效果。