Ngun lý chung của qúa trình bùn hoạt tính là oxy hĩa sinh hiếu khí với sự tham gia của bùn hoạt tính.
Trong bể Aerotenk diễn ra q trình oxy hĩa sinh hĩa các chất hữu cơ trong nước thải. Vai trị ở đây là các vi sinh vật hiếu khí, chúng tạo thành bùn hoạt tính và nước thải tiếp xúc với nhau được tốt và liên tục, người ta khuấy trộn với nhau bằng máy khuấy nén hoặc các thiết bị cơ giới khác. Để các vi sinh vật khống hĩa sống và hoạt động bình thường phải thường xuyên cung cấp oxy vào bể, oxy sẽ được sử dụng trong các quá trình sinh hĩa. Sự khuyếch tán tự nhiên qua mặt thống của nước trong bể khơng đảm bảo đủ lượng oxy cần thiết, vì vậy phải bổ xung lượng oxi thiếu hụt bằng phương pháp oxy nhân tạo: thổi khí nén vào hoặc tăng diện tích mặt thống.
Trong thực tế người ta thường thổi khơng khí nén vào bể như vậy sẽ đồng giải quyết tốt hai nhiệm vụ: vừa khuấy trộn bùn hoạt tính vào nước thải vừa đảm bảo chế độ oxy trong bể. Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khống hĩa cĩ khả năng hấp thụ và oxy hĩa các chất hữu cơ cĩ trong nước thải với sự cĩ mặt của oxy. Để bùn hoạt tính và nước thải tiếp xúc vơi nhau được tốt và liên tục, chúng cĩ thể được khuấy trộn với nhau bằng khí nén hoặc các thiết bị cơ giới khác. Chất hữu cơ hịa tan, các chất keo phân tán nhỏ sẽ được chuyển hĩa và hấp phụ vào keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật. Tiếp đĩ trong quá trình trao đổi chất. Dưới tác dụng của những men nội bào, các chất hữu cơ được phân hủy. Quá trình xử lý gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn khuyếch tán và chuyển chất từ dịch thể tới bề mặt các tế bào vi sinh vật. - Hấp phụ: khuyếch tán và hấp thụ các chất bẩn từ bề mặt ngồi các tế bào qua màng bán dính.
- Q trình chuyển hĩa các chất đã được khuyếch tán và hấp phụ ở trong tế bào sinh vật ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào.