Trong nước thải, sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng sinh sản và phát triển. Nước thải bao giờ cũng cĩ các hạt chất rắn lơ
lửng khĩ lắng. Các tế bào vi khuẩn sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát triển thành các hạt bơng cặn được lớn dần lên do hấp phụ nhiều hợp chất rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc. Những hạt bơng này khi ngừng thổi khí hoặc khi các chất hữu cơ làm cơ chất, dinh dưỡng trong nước thải cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ thành bùn. Bùn này được gọi là bùn hoạt tính.
Bùn hoạt tính là tập các vi sinh vật khác nhau, kết lại thành dạng bơng, với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng ở trong nước. Các bơng này cĩ màu vàng nâu dễ lắng cĩ kích thước từ 3-150 µm. Những bơng này gồm các vi sinh vật sống và cặn rắn. Các vi sinh vật trong bùn hoạt tính chủ yếu là vi khuẩn, ngồi ra cịn cĩ nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn.
Tên vi khuẩn Phản ứng xảy ra
1.Methanobacterium sochngeni.
Methano coccus mazei. Methano sarcina barkeli. Methano sarcina methanica.
2.Methanobacterium propionicum.
- Methano coccus mazei. - Methano sarcina methanica. -Methanobacterium suboxydans. 3.Methanobacterium omelianskii. 4.Methanobacterium suboxydans CH3COOH → CH4 + CO2 4CH3CH2COOH + 2H2O → 7CH4 + 5CO2. 2CH3(CH2)2COOH +2H2O → 5CH4 + 3CO2. 2CH3(CH2)2COOH +2H2O → CH4 + 4CH3COOH 2CH3CH2OH → 3CH4 + CO2. 2CH3CH2OH + CO → CH4 + 2CH3COOH . CH3COOH + H2O → 4CH4 + CO2. .
Bùn hoạt tính lắng xuống gọi là “ bùn già” cĩ hoạt tính giảm. Nếu được hoạt hĩa trong mơi trường thích hợp cĩ sục khí đầy đủ sẽ sinh trưởng trở lại và hoạt tính được phục hồi.
Khi cân bằng dinh dưỡng người ta cĩ thể dùng NH4OH, ure và các muối amơn làm nguồn nitơ và các muối photphat, supephotphat làm nguồn photpho. Trong trường hợp BOD nhỏ hơn 500mg/l thì chọn nồng độ nitơ trong muối amon là 15 ( mg/l ) và nồng độ Photpho theo P2O5 là 3 (mg/l ). Cịn trường hợp BOD trong khoảng 500-1000 ( mg/l ) thì chọn các số tương ứng là 25 và 8 ( mg/ l ). Các nguyên tố dinh dưỡng ở dạng các hợp chất thích hợp cho tế bào vi sinh vật, dễ hấp thụ và đồng hĩa là tốt nhất. Nguồn nitơ là NH4+ - dạng khử, photpho ở
dạng photphat, dạng oxi hĩa là những chất tốt nhất đối với vi khuẩn.
Các nguyên tố: K, Mg, Ca, Fe, Mn, Zn... đều cần cho vi sinh vật. Ơ trong nước thải cĩ đủ mặt các chất này và khơng cần phải cho thêm. Thiếu các nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm sự sinh trưởng và ngăn cản quá trình oxi hĩa- khử
trong tế bào vi sinh vật.
Nếu thiếu nitơ lâu dài sẽ làm cho vi sinh vật khơng sinh tăng sinh khối. Ngồi ra cịn cản trở các quá trình hĩa sinh và làm cho bùn hoạt tính khĩ lắng, trơi theo nước trong ra ngồi.
Nếu thiếu photpho sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh ra dạng sợi làm cho quá trình lắng chậm và giảm hiệu suất oxi hĩa các chất hữu cơ của bùn hoạt tính.
Số lựơng vi khuẩn trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 108- 1012 tế bào/mg chất khơ. Phần lớn chúng là Pseudomonas.
Các quá trình amon hĩa, Nitrat hĩa sẽ chuyển hĩa hợp chất hữu cơ thành NH3 và NO2, NO3-. N2 cũng thấy cĩ mặt trong bùn.