Os processos biológicos de tratamento de rejeitos incorporam uma variedade de espécies microbianas e, portanto, uma enorme versatilidade metabólica. São observados microrganismos capazes de degradar compostos complexos e artificialmente sintetizados pela atividade industrial, como também, representantes que degradam moléculas orgânicas muito simples produzindo, por exemplo, um atraente combustível, o gás metano.
A Microbiologia dos sistemas de tratamento de águas residuárias não constitui uma área simples das ciências ambientais, pois exige do pesquisador, conhecimentos em diferentes tópicos da biologia dos microrganismos, como fisiologia, bioquímica, ecologia microbiana, taxionomia, cinética do crescimento celular, etc. Além disso, o conjunto do conhecimento gerado deve contemplar a compreensão e otimização dos sistemas de engenharia, considerando construção, configuração e operação de reatores. A ligação entre os aspectos microbiológicos e os tecnológicos é característica indispensável a qualquer processo em Biotecnologia. No caso dos reatores biológicos aplicados ao saneamento básico e ambiental, deve-se considerar que as pesquisas sobre os microrganismos, em sua grande maioria, contemplam estudos sobre consórcios microbianos de diferentes espécies, que se desenvolvem sob condições aeróbias ou anaeróbias.
O Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC-USP desenvolve pesquisas em Microbiologia dos sistemas de tratamento de rejeitos há mais de 20 anos. Atualmente, o Laboratório de Processos Biológicos congrega um grupo de pesquisadores que atua em projetos sobre cinética do crescimento celular de microrganismos mesófilos e termófilos, biodegradação de micropoluentes, dinâmica da formação de biofilmes anaeróbios, técnicas moleculares para identificação e estudos da composição microbiana em reatores e técnicas microbiológicas de rotina para o monitoramento celular de reatores em operação.