Quá trình xử lý sinh học cĩ mục đích là dựa vào khả năng của vi sinh vật ăn các chất hữu cơ phức tạp sau đĩ thải ra các chất hữu cơ đơn giản,vơ cơ ,khí CO2,nước và tế bào mới.Các chất ơ nhiễm được tách ra khỏi bùn qua cơng trình lắng để tách bùn ra khỏi nước thải.
Trong bể xử lý khi cho nước thải và bùn hoạt tính vào sau khi các vi sinh vật trong bể đã tăng trưởng thích nghi được với nước thải thì sẽ tới giai đoạn vi khuẩn chuyển hĩa các chất hữu cơ để tăng sinh khối tế bào (sản sinh ra tế bào mới) đồng thời chất hữu cơ giảm xuống.2 quá trinh này liên quan chặt chẽ với nhau và được biểu diễn dưới dạng đường cong :
Hình V.1 Đường cong biểu diễn quan hệ giữa tăng trưởng sinh khối và cơ chất Giải thích:
Pha tăng trưởng logarit là sự phát triển cực đại của vi sinh vật,giai đoạn mà thức ăn là các chất hữu cơ cịn nhiều.Khi thức ăn cạn dần thì hết pha logarit chuyển sang pha suy giảm,trong pha này vi khuẩn bắt đầu chết nhưng với số lượng ít.Tiếp theo là giai đoạn thức ăn thiếu hụt trầm trọng,các tế bào vi khuẩn chết nhiều hơn và các vi khuẩn sống sử dụng chất hữu cơ của vi khuẩn chết làm thức ăn đây là pha hơ hấp nội sinh hoặc pha tự oxi hĩa và kết quả là khối lượng sinh khối giảm.
Ngồi ra cịn cĩ một số trường hợp cĩ thể cĩ một pha khác trước pha logarit đĩ là giai đoạn thích nghi với nguồn thức ăn và mơi trường mới.
Pha logarit Pha suy giảm
Pha hô hấp nội sinh
Vi khuẩn
Trong hệ thống xử lý sinh học thì nước thải cĩ thể đi vào một bể chứa kín hoặc hở hoặc được lưu lại trong một hồ chứa trong một khoảng thời gian nhất định gọi là thời gian lưu nước.Đây là thời gian phân hủy và loại bỏ chất ơ nhiễm của vi sinh vật.Sự tăng trưởng của vi sinh vật cĩ thể được kiểm sốt thơng qua việc kiểm sốt chất hữu cơ và tải trọng khi đưa vào bể.
Các vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí cĩ những nhu cầu khác nhau về chất hữu cơ,điều kiện mơi trường,PH,nhiệt độ khác nhau nên các phản ứng sinh hĩa cũng khác nhau và cuối cùng là tạo ra các sản phẩm khác nhau.Phản ứng hiếu khí sinh ra H2O, Cacbonic CO2,Nitrat,Sunphat,phản ứng kị khí sinh ra các sản phẩm như khí metan,H2S,Amonia,mercaptan.