Drugi etap oczyszczania ścieków dotyczy biologicznego oczyszczania ścieków, czyli usuwania ze ścieków zanieczyszczeń, których nie widać gołym okiem np. azot, fosfor, BZT₅, ChZT, zawiesina ogólna. A dzieje się to tak, że z mikrosit ścieki trafiają do komory predenitryfikacji i defosfatacji, w której zamontowane są mieszadła, naprzemiennie mieszające ścieki. Ścieki surowe mieszane są z osadem recyrkulowanym poprzez recyrkulację wewnętrzną, która wspomaga proces technologiczny oczyszczania ścieków. Obiekty te odpowiedzialne są przede wszystkim za zmniejszenie zawartości fosforu w ściekach.

Kolejno ścieki trafiają do komory denitryfikacji I i II stopnia, w których usuwany jest ze ścieków azot. Pierwszy stopień denitryfikacji polega na redukcji azotanów do azotynów, natomiast drugi stopień na redukcji azotynów do azotu atmosferycznego. W tych komorach również zainstalowane są mieszadła, aby jak w poprzednim obiekcie uniknąć osiadania osadu czynnego na dnie reaktora, a także prowadzona jest recyrkulacja wewnętrzna. Procesy denitryfikacji prowadzone są w warunkach beztlenowych.

Następnie ścieki trafiają do komory nitryfikacji I i II stopnia. Komory nitryfikacji są strefami tlenowymi, w których na dnie zamontowane są dyfuzory napowietrzające ścieki w sposób ciągły. Dostarczony w ten sposób do ścieków nieoczyszczonych tlen powoduje utlenienie amoniaku do azotynów, a następnie azotyny do azotanów.

Ostatnim elementem oczyszczania ścieków są osadniki wtórne, w których osad czynny oddzielany jest od ścieku oczyszczonego, a ściek oczyszczony trafia do odbiornika tj. Strugi Świebodzińskiej. Natomiast powstający w procesie oczyszczania ścieków osad recyrkulowany częściowo kierowany jest z powrotem na początek układu technologicznego części biologicznej tj. komorę predenitryfikacji i defosfatacji oraz denitryfikacji I stopnia i nitryfikacji I stopnia w ramach recyrkulacji wewnętrznej.

Pozostała część osadu nadmiernego trafia na urządzenie zagęszczarki, w której jest zagęszczany, a następnie przepompowany do Wydzielonej Komory Fermentacyjnej, w której w wyniku fermentacji metanowej, prowadzonej w odpowiednich warunkach beztlenowych przy temperaturze ok. 35 stopni C wytwarzany jest biogaz.

Biogaz z kolei trafia do instalacji kogeneracyjnej, w której przekształcany jest na energię elektryczną, a produktem ubocznym jest ciepło odpadowe, które wykorzystywane jest do podgrzewania Wydzielonej Komory Fermentacyjnej, ciepłej wody użytkowej oraz ogrzewania pomieszczeń warsztatowych i budynku administracyjnego na obiekcie Oczyszczalni Ścieków. Biogaz zanim trafi do jednostki kogeneracyjnej przechodzi również proces oczyszczania w odsiarczalnikach, instalacji usuwania siloksanów oraz osuszacza biogazu.