Hầu hết nước thải sinh hoạt được xử lý bằng quá trình sinh học. Trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí, như bùn hoạt tính, chỉ có khoảng 35% chất hữu cơ được khoáng hóa thành CO2 và H2O bởi vi sinh vật. Phần chất hữu cơ còn lại được chuyển thành tế bào vi khuẩn, sinh khối hay bùn. Việc xử lý và thải bỏ bùn phát sinh chiếm đến 60% tổng chi phí xử lý nước thải sinh hoạt. Sự thải bỏ truyền thống (chôn lấp hay đốt) trở nên ít được chấp nhận trong quản lý. Do đó, tối thiểu sự tạo thành bùn và thu hồi sản phẩm phụ có giá trị và năng lượng sinh học là quan trọng trong quản lý bùn. Ổn định bùn, bằng phương pháp phân hủy hiếu khí và kỵ khí, được sử dụng để giảm lượng bùn thải, tạo ra bùn sinh học ổn định, sinh ra năng lượng sinh học như khí metan. Tuy nhiên, bùn nước thải sinh hoạt, hay WAS, khó phân hủy do tốc độ phân hủy tế bào giảm. Tiền xử lý WAS nhằm tăng tốc độ phân hủy sinh học và tăng sự phân hủy. Qúa trình tiền xử lý có thể là quá trình vật lý, hóa học, nhiệt và sinh học. Mục đích chính của tiền xử lý là phá hủy thành tế bào và tạo điều kiện tạo thành vật chất nội bào trong pha nước cho sự phân hủy tiếp theo. Sóng siêu âm được xem là phương pháp được ưa thích trong phân hủy bùn sinh học do nhiều ưu điểm.