Cơ sở khoa học của biện phỏp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nước dưới tỏc động của cỏc tỏc nhõn sinh học (vi sinh vật) cú trong tự nhiờn, nghĩa là thụng qua hoạt động tổng hợp của cỏc tỏc nhõn từ động vật, thực vật đến vi sinh vật để làm biến đổi nguồn nước thải bị nhiễm bẩn bởi cỏc hợp chất hữu cơ và vụ cơ. Từ đú tiến tới giảm được cỏc chỉ số COD và BOD của nước thải xuống tới mức cho phộp khiến cỏc nguồn nước này cú thể sử dụng để tưới cho cõy trồng hay dựng để nuụi cỏc loại thuỷ sản.
Biện phỏp xử lý này thường ỏp dụng đối với cỏc loại nước thải cụng nghiệp cú độ nhiễm bẩn khụng cao hoặc nước thải sinh hoạt.
Việc xử lý nước thải này được thực hiện bằng cỏc cỏnh đồng tưới, bói lọc hoặc hồ sinh học. Diễn biến của quỏ trỡnh xử lý như sau:
Cho nước thải chảy qua khu ruộng đang canh tỏc hoặc những cỏnh đồng khụng canh tỏc được ngăn bờ tạo thành những ụ thửa, hay cho chảy vào cỏc ao hồ cú sẵn. Nước thải ở trong cỏc thuỷ vực này sẽ thấm qua cỏc lớp đất bề mặt, cặn sẽ được giữ lại ở đỏy ruộng hay đỏy hồ, ao. Trong quỏ trỡnh tồn lưu nước ở đõy, dưới tỏc dụng của cỏc vi sinh vật cựng cỏc loại tảo sẽ xảy ra quỏ trỡnh oxy húa sinh học, chuyển húa cỏc hợp chất hữu cơ phức tạp thành cỏc chất đơn giản hơn, thậm chớ cú thể được khoỏng húa hoàn toàn. Như vậy, sự cú mặt của ụxy khụng khớ trong cỏc mao quản của đất hoặc ụxy được thải ra do hoạt động quang hợp của tảo và thực vật sẽ là yếu tố quan trọng cần cho quỏ trỡnh ụxy húa nguồn nước thải. Càng xuống lớp đất ở dưới sõu lượng ụxy càng ớt, vỡ vậy ảnh hưởng xấu đến quỏ trỡnh ụxy húa làm cho quỏ trỡnh này giảm dần. Đến độ sõu nhất định, thỡ chỉ cũn nhúm vi sinh vật yếm khớ khử nitrat trong nước thải.
Quỏ trỡnh xử lý này cho thấy ngoài việc làm sạch nguồn nước thải, con người cũn sử dụng chớnh nguồn nước đó được xử lý này tưới cho cõy trồng hoặc nuụi trồng thuỷ sản. Tuỳ theo phương phỏp xử lý nguồn nước thải khỏc nhau, mà được ứng dụng khỏc nhau.
Vớ dụ: Nếu xả nước thải ra đồng ruộng hay khu đất ở ngoài đồng, thỡ sau khi xử lý thường được sử dụng nguồn nước này vào tưới cho cõy trồng, cũn nếu xả vào ao, hồ thỡ sau khi xử lý nước sẽ dựng để nuụi trồng thuỷ sản.