2차 처리는 용해성이 있는 유기물질, 질소와 인 같은 영양소, 1차 처리에서 빠져나온 대부분의 부유물질 등을 제거합니다. 대체로 생물학적 공정이 미생물이 유기화합물 및 영양분이 대사작용을 통해 성장하고 재생산되는데 사용됩니다. 가장 일반적인 두 가지 생물학적 2차 처리 과정은 성장과 성장 정지 시스템과 관련이 있습니다. 성장 정지 프로세스는 폐수 및 반송슬러지에 이미 존재하고 있는 각각의 유기물로부터 부유 미생물 플록의 성장을 촉진합니다. 이 플록은 유산소, 무산소 및 혐기성 환경을 통해 오염물질을 제거할 수 있는 유기물을 포함합니다. 일단 오염물이 제거되면, 플록은 중력을 통해 물로부터 분리되는 2차 정화조 공정으로 보내집니다. 2차 정화조의 바닥에 있는 슬러지의 일부는 1차 배출물(반송 슬러지)와 섞여 혼합액을 생성하기 위하여 상류로 직접 돌아갑니다. 슬러지의 잔여물은 공정(폐활성 슬러지)으로부터 제거되며, 미생물의 이상적인 생태계를 형성합니다. 부착된 성장 시스템은 매체에 부착하여 생물막을 형성하는 미생물에 의존합니다. 침전된 오물은 미생물이 오염을 제거하는 생물막이 코팅된 매질에 간간히 섞입니다. 성장 정지 프로세스와 마찬가지로, 생물막 파편과 부유 미생물 플록은 슬러지가 재생되는 분리를 위해 2차 정화조로 보내지며, 폐수 및 정수는 다음 단계로 보내집니다.
생물학적 처리가 효율적으로 작동하기 위해서, 미생물은 균형을 이루는 비율로 탄소, 질소 및 인 (소위 C:N:P)과 철, 구리, 아연, 니켈, 망간, 칼륨, 황 및 폐수에 형성되어 존재하는 기타 다른 성분 등의 영양소가 필요합니다. 일반적으로 받아들여지는 C:N:P 비율은 100:5:1입니다. 어떤 설비는 이 비율을 벗어나도 잘 작동하기도 합니다. 그러나 나머지들은 생태계를 억제하고, 2차 정화조에 가라 앉아 있는 다당류 점액 생성 또는 사상균의 성장을 경험합니다.
다양한 생물학적 과정은 플러그 유속 폭기조, 완전 혼합형 폭기조, 연속 회분식 반응기, 옥시데이션 디치, 살수여상, 이동층 생물학적 반응기, 결합된 고정막 활성 슬러지 등이 2차 처리를 완료하기 위해 이용될 수 있습니다.
생물학적 영양소 제거(BNR)은 물 속의 질소와 인을 제거하기 위하여 미생물 환경을 바꿉니다. BNR 공정은 다양한 생물학적 기능을 수행하기 위하여 물이 일련의 챔버를 통해 이동하는 동안 혐기(산소 또는 질산염 없음), 무산소(산소는 없지만 질산염은 존재함) 및 호기(산소 존재) 단계를 포함합니다.
화학적 처리 공정은 인의 화학적 제거처럼 사용될 수도 있습니다. 폭기조 및 정화조 내에 화학적 침전물이 소개됨으로써 인은 용해되지 않는 혼합물로 결합되거나 슬러지로 제거될 수 있는 응집에 의해 제거됩니다.