Khi khử các chất rắn hữu cơ hoà tan chứa trong nước thải, nhờ hoạt động của vi sinh vật có hai hiện tượng cơ bản xảy ra:
Các vi sinh vật sử dụng oxy để tổng hợp năng lượng và tế bào mới. Các vi sinh vật thể tự oxy hóa khối xe11ulo của chính cơ thể mình.
Các phản ứng này có thểđược minh hoạ bằng phương trình tổng quát như sau: tế bào
Chất hữu cơ+ O2 + NH3 → Tế bào mới + CO2 + H2O Tế bào + O2→ CO2+ H2O + NH3
Quá trình phân huỷ BOD từ bùn sinh học có thể xảy ra theo hai giai đoạn: Giai đoạn đầu: Hiệu quả xử lý cao về chất lơ lửng, keo và màu.
Giai đoạn tiếp theo: Phân hủy các chất hòa tan BOD xảy ra với tốc độ chậm. Phụ thuộc vào tính chất lý học, hoá học của các chất hữu cơ mà cơ chế phân huỷ
BOD ban đầu có thể là một hoặc một số cơ chế sau đây:
1 Phân huỷ các chất rắn nhờ hoạt động của màng tụ sinh học. Sự phân huỷ này xảy ra nhanh và phụ thuộc vào sự khuấy trộn giữa chất thải với bùn.
2. Phân hủy các chất dạng keo nhờ khả năng hấp thụ lý- hoá học của các màng tụ
sinh học.
3. Hấp thụ sinh học các chất hữu cơ hoà tan nhờ hoạt động của vi sinh vật.
Hiện tại vẫn còn những tranh luận cho rằng sự phân huỷ này là kết quả tham gia của các tổ hợp men hay là do sự tham gia hoạt động của vi sinh vật hoặc cũng có thể đây là kết quả của hai loại hoạt động trên.
Ba cơ chế trên được hình thành ngay từ khi có sự tiếp xúc giữa bùn và các chất thải. Những chất thải lắng đọng và keo cần thiết được phân ly thành các chất có phân tử lượng nhỏ để tế bào dễ tổng hợp. Thời gian để xảy ra quá trình này trước tiên phụ
thuộc vào nồng độ các chất bùn hoạt hoá và đặc điểm cụ thể của các chất hữu cơ. Khi có sự thông khí liên tục thì quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nói chung sẽ
xảy ra nhanh hơn. Tốc độ phát triển của tế bào sẽ giảm đi cùng với sự giảm nồng độ
BOD còn lại trong nước thải. Khi tốc độ phân huỷ bắt đầu giảm, trong bùn bắt đầu chứa các chất hữu cơ cacbon không bị đồng hoá. Trong khi đó, mức phân huỷđã giảm nhưng cường độ của quá trình hoạt động tổng hợp vẫn liên tục tăng tới mức cực đại cho tới khi hàm lượng cacbon trong tế bào bị giảm đi do chuyển thành xe11ulo.