จุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำเสียโดยอาศัยกระบวนการทางชีวภาพที่ช่วยในการย่อยสลายสารอินทรีย์และสารมลพิษต่างๆ ในน้ำเสีย จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียซึ่งทำให้คุณภาพน้ำดีขึ้นและสามารถปล่อยกลับสู่ธรรมชาติได้โดยไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม กระบวนการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพนั้นอาศัยจุลินทรีย์หลายชนิดที่สามารถเจริญเติบโตและดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามลักษณะการดำรงชีวิตและกลไกการย่อยสลายสารมลพิษ

จุลินทรีย์กลุ่มแรกที่มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำเสียคือแบคทีเรีย ซึ่งเป็นจุลินทรีย์หลักที่ใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ แบคทีเรียที่ใช้ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียสามารถแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่มหลัก ได้แก่ แบคทีเรียแอโรบิก และแบคทีเรียแอนแอโรบิก จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียแบคทีเรียแอโรบิกต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิตและทำหน้าที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ให้กลายเป็นสารที่ไม่เป็นอันตราย

การเพิ่มประสิทธิภาพจุลินทรีย์ในระบบบำบัดน้ำเสีย

เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และสารอนินทรีย์อื่นๆ แบคทีเรียกลุ่มนี้มักพบในระบบบำบัดน้ำเสียแบบใช้ออกซิเจน เช่น ระบบ Activated Sludge และระบบ Trickling Filter ในขณะที่แบคทีเรียแอนแอโรบิกสามารถดำรงชีวิตได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียโดยทำหน้าที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ผ่านกระบวนการหมักที่ก่อให้เกิดก๊าซมีเทน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และกรดอินทรีย์ต่างๆ ระบบบำบัดน้ำเสียแบบแอนแอโรบิกเป็นที่นิยมในโรงงานอุตสาหกรรมเนื่องจากสามารถผลิตพลังงานชีวภาพจากก๊าซมีเทนที่ได้จากกระบวนการนี้

นอกจากแบคทีเรียแล้ว จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียที่มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำเสียคือโปรโตซัว โปรโตซัวเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มักพบในระบบบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพ พวกมันช่วยควบคุมปริมาณแบคทีเรียโดยการกินเซลล์แบคทีเรียที่ตายแล้วและเศษอินทรียวัตถุขนาดเล็ก ส่งผลให้ระบบบำบัดน้ำเสียมีความสมดุลและมีประสิทธิภาพดีขึ้น โปรโตซัวที่พบได้ทั่วไปในระบบบำบัดน้ำเสียได้แก่ อะมีบา ซิลิเอต และแฟลเจลเลต โปรโตซัวเหล่านี้ช่วยทำให้ระบบบำบัดน้ำเสียมีความใสขึ้นโดยการจับกลุ่มแบคทีเรียและสิ่งสกปรกให้ตกตะกอน

จุลินทรีย์ดัดแปรพันธุกรรม (GMO) กับศักยภาพในการบำบัดน้ำเสีย

นอกจากโปรโตซัวแล้ว ฟังไจหรือเชื้อราเป็นอีกหนึ่งจุลินทรีย์ที่พบได้ในระบบบำบัดน้ำเสีย จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียฟังไจมีบทบาทสำคัญในกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน เช่น เซลลูโลส ลิกนิน และไขมัน ซึ่งแบคทีเรียบางชนิดไม่สามารถย่อยสลายได้ ฟังไจมักพบในระบบบำบัดน้ำเสียที่มีค่าพีเอชต่ำหรือมีสารพิษที่ยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ฟังที่พบได้ทั่วไปในระบบบำบัดน้ำเสีย

ได้แก่ แอสเปอร์จิลลัส และเพนิซิเลียม อีกหนึ่งกลุ่มของจุลินทรีย์ที่มีความสำคัญคือ สาหร่าย สาหร่ายมีบทบาทสำคัญในระบบบำบัดน้ำเสียโดยเฉพาะในระบบบำบัดน้ำเสียแบบบึงประดิษฐ์หรือระบบบำบัดที่ใช้แสงแดดเป็นพลังงานหลัก จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสีย ราคาถูกสาหร่ายทำหน้าที่ในการสังเคราะห์แสงและผลิตออกซิเจน ซึ่งช่วยสนับสนุนการเจริญเติบโตของแบคทีเรียแอโรบิกในการย่อยสลายสารอินทรีย์