No decantador secundário ocorre a metabolização dos compostos biodegradáveis presentes na corrente de alimentação. Nesse tanque é essencial uma boa mistura e aeração.

Qualquer problema de separação de sólidos indica um balanceamento no componente biológico do processo. Portanto, o processo tem como ponto crítico a sedimentabilidade do lodo.

A concentração de substrato na corrente de alimentação é purgada do fundo do sedimentador e enviado para tratamento e descarte adequados. O sobrenadante clarificado pode ser descartado ou seguir para um tratamento complementar.

No tanque de aeração, ocorre a separação do lodo (biomassa) do efluente tratado. Parte do lodo sedimentado é enviada por meio de bombas e uma linha de reciclo para o tanque de aeração, assegurando elevada concentração de biomassa no interior do reator.

A agitação constante no tanque de aeração e a recirculação do lodo prejudicam o crescimento de organismos superiores. As espécies microbianas dominantes no sistema dependerão das condições ambientais, do projeto do processo, do modo de operação da planta e das características do afluente.