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為達到污水中污染物質降解的目的，遴選、培養、組合針對污水特別降解能力的微生物菌形成菌群，成為專門的污水處理菌種，是污水處理技術中先進的幾種方式之一。污水處理菌種源自于大自然，大量的多種類的污水菌種通過人工在實驗試篩選出高質量的菌種，然后經過一系列的馴化，培養而得到了耐鹽，耐沖擊，穩定性強的污水處理菌種。
微生物污水處理菌種的作用機理：
好氧性微生物污水處理菌種利用水中的溶氧（DO），將污染物質作用成水和二氧化碳，或轉化為污水處理微生物的營養物質，并利用這些養分進行繁殖，其過程正好可以降解污染物質，達到除污的目的，此種處理法稱為好氧性處理，利用較多的就是活性污泥法。
通用厭氧性污水處理微生物是在沒有溶氧的環境下將硝酸鹽還原（利用硝酸鹽中的氧），進行脫氮反應，使其產生氮氣，此種方普遍運用于含有氮氣的廢水處理。而酸生成菌（通用厭氧性微生物）常用于厭氧微生物污水處理工法中的前期酸化反應。厭氧性生物處理是利用酸生成菌進行酸化反應，將污水中的醣類或蛋白質分解成單醣類、胺基酸或低級脂肪酸。再以醋酸生成菌（厭氧性微生物）將污水中的單醣類、胺基酸等反應成醋酸。然后再以甲烷生成菌（厭氧性微生物）反應醋酸生成甲烷。
多數的污水處理微生物以污染物為食，比如碳水化合物類、蛋白質類和脂肪類等污染物，都能被各種污水處理微生物反應，使其成為自身生長繁殖的養分。而利用光合菌和芽孢桿菌等，能將惡臭氣體硫化氫轉化成自身生長所需要的硫元素，進而達到防臭的目的。
微生物污水處理菌種本身具有的多糖類黏性物質，能利用來吸附環境中的污染物，此種特性常被運用來對重金屬離子的吸附。