L'eau est une substance chimique présente un peu partout sur Terre et dans l'atmosphère, où elle existe sous ses trois états : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur d'eau). Elle est aussi un constituant biologique important, voire majoritaire, de tous les êtres vivants.
Sa formule chimique extrêmement simple (H20), la taille infime de sa molécule et la polarité de ses molécules lui confèrent des propriétés originales. A l'état liquide, sa grande stabilité chimique lui permet de dissoudre bon nombre de substances minérales (ions minéraux et gaz notamment), mais également de nombreuses substances organiques (sucres, acides aminés, vitamines, hormones,...), ce qui en en fait un excellent solvant. Dans la nature, l'eau se présente sous ses 3 états et circule en permanence, parfois en changeant d'état, au travers d'un grand cycle bio-géochimique : le cycle de l'eau.
A l'état liquide, l'eau intervient dans tous les aspects de la vie des organismes. Elle est indispensable aux manifestations de la vie et à sa perpétuation.
Dans les milieux naturels, ce fluide aux multiples propriétés est de plus en plus souvent dégradé et pollué par les activités humaines, industrielles et domestiques, directes ou indirectes. Il devient alors nécessaire de l'assainir et de l'épurer, avant de le rejeter dans la nature. Les sociétés contemporaines s'efforcent de plus en plus de traiter les eaux usées, pour limiter, voire stopper les diverses formes de pollution de l'eau. L'épuration des eaux usées est devenue aujourd'hui un enjeu majeur de la survie humaine sur le long terme, tant au niveau sanitaire que des nuisances environnementales.