Os processos de tratamento biológicos naturais aplicados nessa etapa, constituídos por uma só unidade de tratamento que produz efluente de qualidade satisfatória para o lançamento final, são as lagoas anaeróbias e as lagoas facultativas.

Nessa etapa, são inúmeros os sistemas de tratamento biológico formados pelo arranjo de unidades de tratamento, sendo que as maiores eficiências na remoção dos poluentes são obtidas colocando-se uma unidade de tratamento anaeróbio como pós-tratamento de uma unidade aeróbia.

São exemplos de tratamentos secundários: Filtro anaeróbio; lagoa facultativa; escoamento superficial; filtro biológico percolador; lodos ativados; lagoa de maturação.

A lagoa facultativa pode ser implantada como um sistema de tratamento secundário ou como pós-tratamento de qualquer unidade prévia. É o processo de tratamento mais simples, dependendo unicamente de fenômenos naturais, no qual o esgoto demora vários dias para fazer o percurso entre a entrada e a saída em um compartimento construído por meio de escavação e aterro no solo.

O sistema clássico de lodos ativados consiste em um tanque preenchido com material de alta porosidade, como pedra ou peças plásticas, no qual a alimentação do esgoto é feita na parte superior, sob a forma de jatos ou gotas que percolam pelo meio do suporte até os drenos de fundo.