กระบวนการบำบัดน้ำด้วยจุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียเป็นวิธีที่ใช้จุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์และสารมลพิษในน้ำเสียให้กลายเป็นสารที่มีความปลอดภัยหรือสามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้ จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียกระบวนการนี้เป็นที่นิยมอย่างมากในระบบบำบัดน้ำเสียทั้งในระดับอุตสาหกรรมและเทศบาล เนื่องจากเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ประหยัดพลังงาน และสามารถลดปริมาณของเสียที่ปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติได้อย่าง

มีประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดน้ำด้วยจุลินทรีย์สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทหลักคือการบำบัดแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic Treatment) และการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Treatment) ในกระบวนการแบบใช้ออกซิเจน จุลินทรีย์จะใช้ออกซิเจนในการย่อยสลายสารอินทรีย์ให้กลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียมักถูกใช้ในระบบบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของสารอินทรีย์ไม่สูงมากนักและต้องการบำบัดน้ำให้ได้คุณภาพสูงก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ

เปรียบเทียบการบำบัดน้ำเสียด้วยจุลินทรีย์แบบใช้อากาศและไม่ใช้อากาศ

ในทางกลับกันกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการที่จุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน โดยจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นก๊าซมีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และสารประกอบอื่นๆ ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นพลังงานได้ จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียถูกนำไปใช้กับน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของสารอินทรีย์สูง เช่น น้ำเสียจากอุตสาหกรรมอาหารเทคนิคที่ใช้ในกระบวนการบำบัดน้ำเสียด้วยจุลินทรีย์มีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับประเภทของน้ำเสียและความต้องการของระบบบำบัด หนึ่งในเทคนิคที่ได้รับความนิยมคือระบบตะกอนเร่ง

(Activated Sludge) ซึ่งเป็นกระบวนการแบบใช้ออกซิเจนที่มีการเติมอากาศเข้าไปในถังบำบัดจุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียเพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ได้อย่างรวดเร็ว น้ำที่ผ่านการบำบัดจะถูกแยกออกจากตะกอนจุลินทรีย์และปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสียหรือนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการผลิต อีกเทคนิคที่สำคัญคือระบบฟิล์มชีวภาพ (Biofilm) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ให้จุลินทรีย์เติบโตบนพื้นผิวของตัวกลาง เช่น พลาสติก หิน หรือวัสดุอื่นๆ ที่จุลินทรีย์สามารถเกาะติดและเจริญเติบโตได้ น้ำเสียจะไหลผ่านพื้นผิวนี้และถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่

เทคโนโลยีชีวภาพกับการใช้จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสีย

อีกเทคนิคหนึ่งที่นิยมใช้คือระบบบึงประดิษฐ์  ซึ่งเป็นการจำลองระบบนิเวศของบึงธรรมชาติให้จุลินทรีย์และพืชน้ำช่วยกันบำบัดน้ำเสีย จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสีย ราคาถูกกระบวนการนี้เป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและสามารถช่วยลดปริมาณสารอาหารส่วนเกินในน้ำเสีย เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ได้เป็นอย่างดี อีกทั้งยังมีระบบบำบัด

แบบใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจน  ที่สามารถบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน และสามารถผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อนำไปใช้เป็นพลังงานได้การเลือกใช้กระบวนการและเทคนิคในการบำบัดน้ำด้วยจุลินทรีย์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ปริมาณและชนิดของน้ำเสีย สภาพแวดล้อมที่ต้องการปล่อยน้ำออก ความต้องการในการนำของเสียกลับมาใช้ใหม่