Sau khi lắng ở bể đợt một, nước thải được xả ra cánh đồng. Ở đĩ diễn ra quá trình oxy hĩa sinh hĩa các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí. Ở nơi nào tạo thành điều kiện yếm khí thì ở đĩ quá trình oxy hĩa bị cản trở.
Nước thải trước khi đưa vào cánh đồng tưới hoặc bãi lọc được ngăn bờ tạo thành những ơ thửa, hoặc cho nước chảy qua các ao hồ cĩ sẵn (thơng qua chắn rác để loại bỏ rác, các vật thơ cứng, qua lắng cát loại bỏ cát sỏi và các tạp chất nặng loại bỏ dầu mỡ). Nước thải ở trong thủy vực này sẽ thấm qua các lớp đất bề mặt, cặn sẽ giữ lại ở đáy. Trong quá trình tồn lưu nước ở đây, dưới tác động của vi sinh vật cùng các loại tảo, thực vật sẽ xảy ra quá trình oxy hĩa sinh học, chuyển hĩa các hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất đơn giản hơn, thậm chí cĩ thể bị khống hĩa hồn tồn. Những quần thể sinh vật đất cũng gồm: vi khuẩn, nấm, tảo, các lồi động vật hạ đẳng và động vật khơng xương. Những cơ thể sống này trong quá trình hoạt động sẽ thực hiện quá trình tự làm sạch đất sau khi tưới nước thải.
Những quá trình oxy hĩa sinh hĩa diễn ra chủ yếu là ở lớp đất trên cùng với chiều dầy chừng 40cm. Trong lớp này sẽ tồn tại “ màng sinh học”- chúng thực hiện quá trình oxy hĩa sinh hĩa. Khi lọc nước qua đất, phần lớn vi khuẩn bị giữ lại, cịn nước thì thấm qua. Vi khuẩn bị giữ lại là do khe hở giữa các hạt đất rất nhỏ và cơ
bản là do cĩ sự tương tác điện hĩa giữa các vi khuẩn và màng sinh học. Hạt đất càng nhỏ thì hấp phụ vi khuẩn càng mạnh.
Khả năng hấp phụ của màng sinh học rất lớn. Theo Strơganơv (1938- Lapsin, Strơganơv) thì với diện tích 1m2 mặt đất với chiều dày 40cm thì tổng diện tích hấp phụ của những tế bào vi khuẩn là 48.000 m. Tốc độ lọc nước qua màng sinh học cũng rất chậm, chỉ khoảng 1cm/giờ.
Nếu trường hợp lưu lượng nước thải lớn cần phải cĩ bể điều hịa sau khi xử lý sơ bộ. Thời gian lưu nước từ 6 - 8 giờ.
Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc được tính theo các yêu cầu: - Đảm bảo vệ sinh cho cộng đồng và cho các sản phẩm cây trồng.
- Đảm bảo tưới bĩn cho cây trồng, khơng gây ơ nhiễm nguồn nước ngầm và nước sau khi xử lý cĩ thể đổ vào các thủy vực.
Bãi lọc cĩ thể được trồng các loại thực vật sống dưới nước đã và đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành, đồng thời mức độ xử lý ơ nhiễm cao. Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng các bãi lọc ngầm trồng cây cịn khá mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm cơng nghệ mơi trường và trường đại học áp dụng thử nghiệm
Cĩ thể phân loại bãi lọc trồng cây thành hai loại: bãi lọc trồng cây ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây. Các lồi thực vật được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là cỏ nến, sậy, cĩi, bấc, lách,...
Đối với bãi lọc trồng cây ngập nước, dưới đáy của bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc người ta rải một lớp vải nhựa chống thấm. Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu lọc phù hợp cho sự phát triển của thực vật cĩ thân nhơ lên mặt nước. Dịng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nước nhỏ, vận tốc dịng chảy chậm và thân cây trồng nhơ lên khỏi bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dịng chảy đẩy.
Bãi lọc ngầm trồng cây mới xuất hiện gần đây. Cấu tạo của bãi lọc này về cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước, nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc. Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đĩ thường cĩ đất, cát, sỏi và đá, được xếp thứ tự từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc. Dịng chảy cĩ thể cĩ dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống hay chảy theo phương nằm ngang. Kiểu dịng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dịng chảy ngang. Hầu hết các hệ thống này được thiết kế với độ dốc 3 % hoặc hơn. Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nước thường thiếu oxy, nhưng thực vật của bãi lọc cĩ thể vận chuyển một lượng oxy đáng kể tới hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ. Cũng cĩ một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và khơng khí.
5.3.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo a. Quá trình hiếu khí a. Quá trình hiếu khí