（1）需氧活性污泥法的发展，利用筛选，驯化，诱导，诱变和遗传育种来培养能够分解难降解的有机物的工程菌，是改善当前活性污泥法的重要途径之一。除了改善厌氧过程中的菌株外，生物处理的主要过程（例如A / O，A2 / O过程）对于去除难以降解的有机物也非常经济且有效。生物膜法是一种具有高抗性的底物，具有生物氧化过程，但处理后的水质不如活性污泥好，两者的结合可以显着提高生化降解功能。
（2）高效微生物优势菌的选育。在中国现有的二级处理设施中，生物处理占70％至80％，生活污水生物处理占100％。废水生物处理新技术和工艺的最新研究高效降解难降解污染物细菌的活跃，育种和应用研究是当前生物处理的重要方向。国外已经将微生物制剂的工业化生产用于处理各种难处理的工业废水，例如被200吨石油污染的以色列海滩使用精选的石油降解细菌在三个月内降解了80％的石油基污染物。在中国，有机磷农药废水的优势菌株的选育工作也很多，例如成都生物研究所。
（3）固定化细胞技术（也称为IMC），也称为固定化微生物技术，是指通过化学或物理方法筛选适合于降解特定废水或通过基因克隆的特异性的分离的高效菌株。工程技术固定化应变以使其存活并重复使用。对于难以处理的生物可降解有机物和高浓度的氨氮而言，经济有效地去除一直是处理化学废水的难题。由于自然界中的一般微生物，它们降解它们的能力非常差。但是，很难使用传统的生物处理方法，而其他物理和化学方法通常非常昂贵。废水中的氨氮排放到水体中，这将影响水质和渔业生产（作为生活饮用水的来源）。产生水体富营养化。在传统的生物处理方法中采用硝化-反硝化工艺可以经济有效地去除废水中的低浓度氨氮，并已成功应用于城市污水和生活污水的处理。但是有些化学物质在废水中的氨氮浓度很高。当浓度超过200 mg / L时，将抑制一般微生物，从而引起生物硝化和反硝化作用。但是，使用物理和化学方法也存在技术和经济问题。在固定化酶技术上发展起来的固定化细胞技术具有很多优点：微生物在生物处理结构中的浓度高，反应速度快；固定具有强大的降解特定污染物能力的酶或微生物，从而可以降解有毒和难降解的物质；固定化技术为具有不同生理特性的硝化细菌和反硝化细菌的生长和繁殖提供了良好的微环境。这样，硝化和反硝化过程可以同时进行，从而提高了生物反硝化的速度和效率。固定化的微生物，特别是混合细菌，相当于多酶反应器，对具有复杂成分的有机废水具有很强的适应性，因此成为最近的一年。近年来，已经开发了废水生物处理领域中的研究热点。为了降解废水中不同类型的难降解有机污染物，固定化了高级高效细菌和使用基因工程技术构建的基因工程细菌。细胞技术为废水处理提供了巨大的潜力，从而使废水生物处理技术将产生一项重大的新技术。
