Dai comparti di denitrificazione il liquame (ed il fango ricircolato) accedono alle attigue vasche di ossidazione - nitrificazione (lunghezza 60 m, larghezza 30 m, profondità 8 m) per il conseguente trattamento biologico.
I processi biologici decompongono la sostanza organica secondo meccanismi analoghi a quelli di autodepurazione di un corpo d'acqua. La differenza consiste nel fatto che il trattamento avviene in bacini costruiti appositamente e con concentrazioni molto più elevate, per cui le trasformazioni avvengono con velocità e rendimenti maggiori.
La caratteristica principale dei processi ad ossidazione biologica consiste nella utilizzazione dell'ossigeno, fornito artificialmente attraverso 3 soffianti da 350 kW (che realizzano una portata d’aria di 10.000 mc/h a 1 bar), in condizioni favorevoli a mantenere l'attività dei microorganismi.
La miscela liquami - fanghi viene infatti aerata mediante un sistema a microbolle posto sul fondo della vasca stessa. Ne risulta la produzione di materiale biologico flocculato disperso nella massa del liquido (fanghi attivi); questi fiocchi di materiale biologico aggregano le particelle colloidali fini ed adsorbono attraverso un’elevata superficie specifica (superficie per unità di volume) altre sostanze disciolte.
Il sistema di insufflazione dell’aria è costituito da oltre 6.000 piattelli che coprono integralmente le vasche in pianta.
Poiché la copertura totale impedisce depositi e zone morte, si attua una migliore insufflazione e non è necessaria agitazione mediante mixer durante il rimescolamento attuato dall’aria. Così i mixer possono funzionare esclusivamente durante i periodi di arresto delle soffianti.
Le alte concentrazioni microbiche presenti nelle vasche di aerazione sono rese possibili dal continuo ricircolo del fango proveniente dalla sedimentazione finale e condotto a miscelarsi al liquame influente; il ricircolo permette la miscelazione dei liquami entranti con microorganismi già perfettamente efficienti e adattati alle particolari condizioni locali, pertanto le reazioni biologiche si innescano con rapidità. Avviene pertanto nella vasca a fanghi attivi, ad opera dei batteri nitrificanti, la trasformazione dell' azoto dalla forma ammoniacale (NH4) a quella ossidata a nitrato (NO3), contemporaneamente alla ossidazione biologica della sostanza organica.