Giả thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất về cơ chế hình thành khối bùn hoạt tính là tác dụng bắc cầu của các polyme ngoại bào và vi khuẩn dạng sợi. Do đó, vấn đề tách nước-bùn trong hệ thống bùn hoạt tính cũng có thể được giải thích từ các khía cạnh sau:
1. Tăng trưởng phân tán
Sự tăng trưởng phân tán, còn được gọi là chống-kết tụ hoặc phân hủy bùn, thường được cho là chủ yếu là do thiếu polyme ngoại bào hoặc can thiệp vào tác dụng bắc cầu của các polyme này, ngăn chặn các vi sinh vật bùn hoạt tính bám dính với nhau. Các yếu tố có thể dẫn đến sự phát triển phân tán bao gồm: sự phát triển quá mức của vi khuẩn không tạo bông-; tỷ lệ thấp giữa cation hóa trị hai (ví dụ: ion canxi và magie) so với cation hóa trị một (ion kali và natri); tác dụng chống-kết tụ của chất hoạt động bề mặt sinh học; ngộ độc bùn do đưa chất độc vào; tỷ lệ F/M tăng mạnh do tải trọng va đập hoặc thất thoát bùn; và quá trình axit hóa và phân hủy bùn kỵ khí trên diện tích lớn-trong bể sục khí.
Các khối như vậy có kích thước rất khác nhau; các khối lớn hơn chìm nhanh chóng, trong khi các khối nhỏ hơn chìm chậm, tạo thành một lớp không liên tục với chất đục phía trên.
2. Khối bùn hình kim-
Khi các khối bùn hoạt tính chỉ chứa vi khuẩn giống bông-và không có vi khuẩn dạng sợi, chúng thường rất nhỏ (nhỏ tới 75µm), lỏng lẻo và giòn. Những bông bùn này được gọi là bông bùn hình kim-.
Khi quá trình keo tụ sinh học không hiệu quả, các khối bông này dễ bị cắt thành mảnh bởi dòng chảy hỗn loạn trong bể sục khí, đặc biệt khi sử dụng sục khí cơ học hoặc máy khuếch tán bong bóng lớn. Ngoài ra, nhiều máy bơm, đập trọng lực và đường ống quanh co có thể tạo ra nhiễu loạn, tiếp tục cắt các khối này thành những mảnh nhỏ. Khi tải lượng bùn (F/M) quá thấp, quá trình lão hóa bùn cũng có thể dẫn đến hình thành các khối bùn hình kim-.
Những khối này có kích thước khác nhau đáng kể; các khối lớn hơn lắng nhanh, trong khi các khối nhỏ hơn lắng chậm, tạo thành một lớp không liên tục với chất đục phía trên.
3. Bông lơ lửng rải rác
Đôi khi có thể nhìn thấy các bông cặn lỏng lẻo lơ lửng trên bề mặt bể lắng thứ cấp, nhưng nước thải vẫn trong. Các thử nghiệm lắng cho thấy tốc độ lắng của bùn chậm. Hiện tượng này được gọi là huyền phù bông lỏng lẻo. Nguyên nhân chính là do tải lượng bùn (F/M) quá cao, vi sinh vật trong bùn hoạt tính đang ở giai đoạn tăng trưởng logarit, dẫn đến mức năng lượng cao trong bùn hoạt tính, hoạt động của vi sinh vật mạnh, kết cấu bông bùn lỏng lẻo, hình thành bông bùn kém và khó lắng. Khi lượng bùn được giảm đi một cách thích hợp, các bông cặn lỏng lẻo có thể biến mất.