Sự sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng kích thước, số lượng tế bào (sinh sản), phát triển tăng khối lượng của quần thể vi sinh vật (tăng sinh khối). Tất cả những biến đổi về hình thái, sinh lí diễn ra trong tế bào được tổng hợp thành khái niệm “ phát triển”. Sinh sản cũng là một kết quả của sự phát triển.
Trong nước thải và quá trình xử lí nước thải, sự sinh trưởng cũng là sự tăng số lượng tế bào và sự thay đổi kích thước tế bào. Kích thước tế bào dao động xung quanh một giá trị trung bình thì việc tính số lượng tế bào cũng phản ánh được sự tăng sinh khối của vi sinh vật.
Các vi sinh vật trong nước thải chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng, chúng cần cĩ trong mơi trường các chất hữu cơ cĩ thể đồng hố làm cơ chất dinh dưỡng: ở nước thải được biểu thị là BOD, COD và các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, các yếu tố khống khác như K, Mg, Ca…và các yếu tố vi lượng như Fe, Cu, Zn, Mn…Các
chất khống và vi lượng này thường cĩ đủ trong nước thải sinh hoạt. Các nguồn C, N, P dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng của vi khuẩn thường theo tỉ lệ BOD: N: P = 100: 5: 1 là điều kiện thuận lợi nhất cho vi khuẩn phát triển và tăng sinh khối bình thường.
Vi sinh vật sinh sản chủ yếu bằng cách phân đơi tế bào. Thời gian sinh sản trong thế hệ của vi khuẩn thường là 20 phút đến vài ngày. Chúng sinh sản cho đến khi điều kiện mơi trường thay đổi, các chất dinh dưỡng cạn kiệt, pH và nhiệt độ thay đổi ra ngồi giá trị tối ưu thì sinh sản sẽ bị ngừng lại.
Quá trình sinh trưởng của tế bào chia thành 5 giai đoạn: - Giai đoạn làm quen (pha tiềm phát).
- Giai đoạn sinh sản theo cách phân đơi tế bào theo cấp số nhân (pha phát triển theo logarit pha số mũ).
- Giai đoạn chậm dần (pha sinh trưởng chậm dần). - Giai đoạn ổn định (pha ổn định).
- Giai đoạn suy giảm (pha suy vong).
Hình 3.1: Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số lượng theo thang logarit.