经物化处理后的含硫废水往往仍含有一定量的硫，而且一般出水COD和氨氮超标，因此在物化处理的基础上，常常还需进一步作生化处理。但由于硫对生化系统有毒害作用，因此须注意采用适宜工艺以解除硫离子对微生物的抑制。
有氧生物氧化
在含硫废水的生化处理中，菌种的选取是一个很关键的问题。只有选择那些在细胞外形成单质硫的细菌作为含硫废水处理的菌种，才能达到所需的处理效果，并且还应避免在生物作用过程中，硫化物转化成硫酸盐。研究表明，通过控制硫化物与氧的比例、硫化物浓度及硫化物的污泥负荷，用无色硫细菌在有氧的条件下氧化硫化物，最终可将硫化物氧化为单质硫，以及少量硫酸盐。
1993年荷兰Paques公司首次用Thiopaq工艺，采用无色硫细菌以一定的生产规模去除经厌氧处理的造纸工业含硫废水．经不断改进，已在生物脱硫领域得到应用．该工艺的核心是一个具有专利权的气升式生物反应器，在该反应器中，硫细菌在接近常温常压条件下将硫化物氧化成单质硫。该法采用稀碳酸钠溶液吸收H2S，生成NaHS，与常规方法利用NaOH溶液吸收HzS相比，避免了对吸收液的二次处理，节省了费用。
生物接触氧化法又称固定式活性污泥法，它兼有活性污泥和生物膜法的优点．杨柳燕等人用二段生物接触氧化法对经汽提后的含硫废水进行了中试研究。结果表明生物接触氧化法处理含硫废水对进水水质变化的适应能力较强，出水水质稳定，污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害．此外，该法生物膜上的生物相丰富，除细菌外，还存在求异菌属的丝状菌、多种菌属的原生、后生动物，容易形成稳定的生物系。
缺氧生物处理
研究人员在生物处理硫化物的实验研究中，采用光合细菌进行厌氧氧化，将硫化物氧化为单质硫去除。Murtuza等人报道利用绿硫菌(GSB)，使用内径为1．6mill的Tygon材质管固定膜连续流光生物反应器处理含硫化氢废水。最大含硫负荷可达1451mg/Ih，停留时间仅需6．74min，S2一基本去除。该技术需要大量辐射能，且当废水中出现硫颗粒后，透光度会大大降低，影响处理效果。
利用反硝化细菌氧化硫化物是另一种缺氧生物处理，但反应中需要硝酸盐，限制了该技术的使用。
其它生物处理技术
国外研究人员采用生物固定化技术对含硫废水进行了试验研究．德国科技工作者将降解硫磷等9种农药的酶，以共价结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱处理硫磷废水，去除率可达95%以上，且可连续工作70d，而酶活性无明显损失。
