微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。微生物的特点总结起来就是小（个体微小）、简（构造简单）、低（进化地位低）。

微生物分布广，在自然界任何角落都有微生物的“身影”。水体中亦存在着大量的微生物，可分为非细胞形态的和细胞形态的两大类，具体分类如下：

其中，大量的微生物具有氧化分解复杂有机物和某些无机物，并将这些物质转化为简单的物质，或将有毒物质转化为无毒物质的能力。这些微生物可被利用于废水处理上，称之为（微）生物处理法。

水体的污染物包括蛋白质、氨基酸、油类等好氧有机物，酸、碱等无机物，汞、砷、铅等重金属元素，钾盐、铵盐等植物营养源，有机磷农药、有机氯农药等有毒有机物，寄生虫、细菌等微生物。而废水中需要去除的污染物如蛋白质、氨基酸、氮磷等营养物质恰好是微生物的营养源，微生物在生命活动的过程中，将废水中营养盐的一部分用于合成细胞的原生质和贮藏物；一部分则变为代谢产物，并释放出能量，供给微生物原生质的合成和生命活动，使自身不断地生长繁殖，从而使废水得到净化。另外，海藻、真菌或细菌等微生物可以吸附汞、砷、铅之类的重金属元素，减少水体中重金属的含量。

水处理中微生物种类多、分布广、数量大、形体小、代谢能力强、繁殖快、容易发生变异，这些特性使微生物能够更为高效的吸收并降解有机物、去除水体臭味、去除重金属离子等。同时，部分微生物也可作为指示生物来反应水质情况。

如今，污水处理厂多采用生物法处理污水，如活性污泥法、生物膜法、稳定塘等。污水生物处理是微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。HDP直接净化技术则是采用的是“流水不腐+曝气充氧+微生物修复”三位一体，对景观水、河道水等进行生态修复，实现水体净化。