معالجة مياه الصرف الصحي هو إحدى العمليات البيوتكنولوجية الأكثر انتشارا في المجتمعات الغربية، للتعامل مع كميات ضخمة من النفايات البشرية والحيوانية التي تنتج مثل هذه المجتمعات. تختلف طرق العلاج مياه الصرف الصحي على نطاق واسع، ولكن جميعها أساس بيولوجية تحطيم المواد العضوية في مياه الصرف الصحي وتحويلها إلى شيء التي يمكن صرفها بأمان إلى البيئة (عادة من الأنهار أو البحار).