Da bei industriellen Anwendungen häufig ein komplexes Vielstoffgemisch mit zum Teil hohen Konzentrationen an Einzelkomponenten vorliegt, kann durch ein mehrstufiges Verfahren ein deutlich besserer Abbau bei kleinerer Anlagengröße ermöglicht werden.
Liegen hohe Konzentrationen an leicht und schwer abbaubaren Verbindungen zeitgleich vor, werden bevorzugt die einfach abzubauenden Verbindungen verstoffwechselt, bevor die Mikroorganismen die komplexeren Verbindungen umsetzen. Durch eine Kombination aus Biowäscher und Biofilter kann beispielsweise erreicht werden, dass bereits die Wäschereinheit einen Teil der biologischen Abbauleistung übernimmt. Der Abbau der schlechter wasserlöslichen Schadstoffe erfolgt dann vorwiegend im nachgeschalteten Biofilter. Im Falle der Serienschaltung von Biofiltermodulen kann diese räumliche Trennung entweder in einem Modul erfolgen oder durch Hintereinanderschaltung mehrerer Module realisiert werden.