生物预处理主要依靠微生物的生命活动（氧化、吸附、生物絮凝等）来去除水中的污染物。在这些微生物中，对净化水质起主要作用的绝大多数属于贫营养型微生物，具有世代周期长、繁殖缓慢的特性。为了保证处理效果和加快净化的效率，必须保证有足够的微生物量（生物浓度）。生物膜法因微生物附着在载体填料上，相对而言能获得更稳定的生长环境，适合于世代周期长的微生物生存和繁殖，因而绝大多数的生物预处理都采用生物膜法的形式。

    能够有效去除水中可生物降解的有机物，减低消毒副产物的生成，提高水质的生物稳定性，降低后续常规处理的负荷，改善常规处理的运行条件（如降低混凝剂的投加量，延长过滤周期，减少加氯量等）。饮用水生物预处理可以去除进水中80%左右的可生物降解有机物。

混凝所去除的有机物及其去除机理主要包括：胶体状有机物的吸附电中和与凝聚、混凝形成的金属氢氧化物矾花的巨大比表面积对溶解有机物的吸附和共沉作用、腐殖酸和富里酸的聚合沉淀等。

    强化混凝提高对有机物的去除机理主要是加强混凝产生的絮体对有机物的吸附作用。实践表明，在相同加药量下，机械搅拌澄清池对有机物和消毒副产物前体物的去除效果要优于反应池一沉淀池工艺，其原因就是在机械搅拌澄清池中大量保持的矾花可以充分发挥其吸附作用，而反应一沉淀工艺中矾花形成后即被沉淀去除，其吸附潜力尚未完全发挥。

  强化混凝是指在混凝处理中投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂、或者是其他的药剂，通过加强混凝与絮凝作用，使常规处理工艺尽可能多地去除水中的有机物和消毒副产物的前体物。能够有效去除水中的氨氮。 在生物预处理构筑物中氨氮在亚硝化菌的作用下先被生物转化为亚硝酸盐，再在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐。生物预处理对氨氮去除率可以达到70%～90%，采用生物硝化去除氨氮的预处理已经成为饮用水预处理的一个重要处理目的。