（1）需氧活性污泥法的发展，采用筛选，驯化，诱导，诱变和遗传育种方法来培养可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非常经济且有效。生物膜法是一种更具抵抗力的底物，与生物氧化过程具有很强的接触性，但是处理后的水的质量不如活性污泥好。两者的结合可以显着改善生化降解功能。
（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。工程技术固定该菌株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。由于自然界中一般微生物降解它们的能力差，因此难以使用传统的生物处理方法。使用其他物理和化学方法，治疗费用通常非常昂贵。废水中的氨氮被排放到水体中，这将影响饮用水源的水质和渔业生产，严重时还会产生水体富营养化。采用传统的生物治疗方法。该过程的硝化-硝化过程可以经济有效地去除废水中的低浓度氨氮，已成功用于城市污水和生活污水的处理。但是，某些化学废水中氨氮的浓度很高。当其超过200mg / L时，将抑制一般微生物，使生物硝化和反硝化过程无效，并且使用物理和化学方法也存在技术和经济问题。固定化细胞技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的，其优点包括：生物处理结构中微生物的浓度高，响应速度快；固定具有强大的降解特定污染物能力的酶或微生物的能力，从而可以降解有毒且难降解的物质；固定化技术是硝化细菌和反硝化细菌的生长繁殖，具有不同的生理特性，提供了良好的微环境，使硝化和反硝化过程可以同时进行，提高了生物脱氮的速度和效率。固定化的微生物，尤其是混合细菌，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，已成为近年来废水生物处理领域的研究热点。选择用于降解废水中不同类型的不可降解有机污染物的优良高效细菌，以及使用基因工程技术构建的基因工程细菌，为固定化细胞技术处理废水提供了巨大优势。潜在的废水生物处理技术将产生重大的技术创新。
