Podstawowa odmienność polega na udziale bakterii tlenowych lub beztlenowych. Jednak najważniejsze różnice z punktu widzenia użytkownika powstają na poziomie konkretnych reakcji chemicznych. Różne są też efekty obu procesów oczyszczania. W przydomowych oczyszczalniach ścieków wykorzystywane są oba procesy rozkładu materii organicznej.
Niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z procesem tlenowym czy beztlenowym, to cel zawsze jest ten sam: redukcja skomplikowanych związków organicznych do prostszej postaci. Skuteczność obu procesów i ich wyniki (produkty) są znacząco odmienne. Jednak oba są niezbędne, aby przydomowa oczyszczalnia ścieków mogła efektywnie spełniać swoją funkcję. Dlatego we wszystkich typach oczyszczalni zachodzą procesy oczyszczania beztlenowego i tlenowego, choć są realizowane inaczej w oczyszczalniach biologicznych, a inaczej w instalacjach drenażowych.
W każdej oczyszczalni ścieków ma miejsce wstępne oczyszczanie mechaniczne. Mowa o oddzielaniu zanieczyszczeń stałych: opadaniu ciężkich składników na dno zbiornika (sedymentacja), tworzeniu kożucha na powierzchni ścieków (flotacja), zastosowaniu filtrów z wkładami pochłaniającymi (puzzolana). Na pierwszym etapie usuwane są zanieczyszczenia nieorganiczne, nierozpuszczalne w wodzie, w tym m.in. piasek, drobiny metalu i tworzyw sztucznych. Niezwykle ważnym procesem mechanicznego oczyszczania ścieków z gospodarstw domowych oraz lokali gastronomicznych jest też odseparowanie zanieczyszczeń tłustych. Stanowią one poważne utrudnienie dla oczyszczania tlenowego i zatykają elementy instalacji.
Mechanicznie podczyszczony ściek poddawany jest właściwemu procesowi oczyszczania. Najpierw zachodzą procesy beztlenowe, a następnie tlenowe. W oczyszczalniach typu biologicznego proces oczyszczania beztlenowego odbywa się w osadniku wstępnym, natomiast w oczyszczalniach drenażowych w osadniku gnilnym. Z kolei oczyszczanie tlenowe ma miejsce w reaktorze biologicznym lub w drenażu rozsączającym.
Rura wyprowadzająca ścieki z budynku kończy się w pierwszej komorze oczyszczalni biologicznej lub w osadniku gnilnym oczyszczalni drenażowej. Zadania obu zbiorników są takie same: odebrać ze ścieków jak najwięcej osadu stałego. Ściek bez elementów stałych trafia do dalszego oczyszczania, natomiast na dnie zbiorników wstępnych zbiera się warstwa osadu. W ten sposób powstaje środowisko beztlenowe, w którym rozwijają się anaeroby (drobnoustroje beztlenowe). W efekcie oczyszczania beztlenowego powstaje metan, dwutlenek węgla oraz nadmiarowa biomasa. Im ścieki są bardziej zanieczyszczone organicznymi składnikami stałymi, tym więcej jest biomasy i częściej należy ją usuwać.
Procesy beztlenowe zachodzą stosunkowo wolno, dlatego tak ważne jest dobranie pojemności zbiornika wstępnego lub osadnika gnilnego do ilości zrzucanych ścieków. Oba parametry należy tak zbilansować, aby ścieki przebywały w zbiorniku odpowiednio długo. Jako optymalny czas można przyjąć 48-72 godziny. W przypadku oczyszczalni drenażowej można go skrócić do jednej doby (tyle potrzeba na oddzielenie największych zanieczyszczeń stałych). Jeżeli czas przebywania ścieków w osadniku gnilnym jest zbyt krótki, zanieczyszczenia stałe przedostają się na poletko rozsączające. Następstwem może być zatkanie drenażu i ustanie pracy całej oczyszczalni.
Oczyszczalnie biologiczne wymagają jeszcze dokładniejszego podczyszczenia ścieków przed skierowaniem ich do reaktora z osadem czynnym lub złożem biologicznym. Najlepsze efekty daje ściśle kontrolowany proces, który ma miejsce np. w takich instalacjach, jak oczyszczalnia przydomowa BioDisc czy BioPura.
Wydajność oczyszczania beztlenowego nie przekracza zazwyczaj 20% wydajności oczyszczania tlenowego. Działanie bakterii beztlenowych jest szczególnie użyteczne przy ściekach z dużą zawartością substancji organicznych. Część procesów oczyszczania ścieków można przeprowadzić wyłącznie w warunkach beztlenowych, dlatego wykorzystanie bakterii anaerobowych jest niezbędne w każdej oczyszczalni – zarówno w dużym obiekcie komunalnym, jak i małej instalacji gospodarstwa jednorodzinnego.
Jeżeli ścieki są stale napowietrzane, to dochodzi do szybkiego rozwoju bakterii tlenowych. Efektem działania mikroorganizmów aerobowych jest redukcja skomplikowanych związków organicznych do biomasy, dwutlenku węgla i wody. Procesy oczyszczania tlenowego przebiegają bardzo dynamicznie: są proporcjonalne do ilości tlenu i materii organicznej w ściekach. Intensywne napowietrzanie drobnopęcherzykowe i mieszanie ścieków sprawia, że wydajność procesu jest kilkukrotnie wyższa w zestawieniu z fermentacją beztlenową.
Warunkiem prawidłowego i wydajnego procesu oczyszczania jest relatywnie niskie zanieczyszczenie ścieków związkami organicznymi. Dlatego oczyszczanie tlenowe ma miejsce w reaktorach oczyszczalni biologicznych oraz na poletkach rozsączających oczyszczalni drenażowych, gdzie trafiają ścieki już wstępnie podczyszczone w osadnikach gnilnych.
Mówiąc o zanieczyszczeniu ścieków, mamy na myśli nie tylko materię organiczną, ale także zawartość azotu. Kluczowe są procesy nitryfikacji i denitryfikacji. Nitryfikacja polega na utleniania amoniaku i soli amonowych. Dochodzi do niej pod wpływem działania bakterii aerobowych, a efektem jest powstanie azotynów. Jeżeli warunki są sprzyjające, to w następnym etapie bakterie (m.in. z rodzaju nitrobacter) przekształcają azotyny w azotany. Te ostatnie mogą zostać przyswojone przez rośliny. Za kolejny etap przemian azotu, czyli denitryfikację, odpowiedzialne są bakterie beztlenowe. Efektem denitryfikacji jest redukcja azotanów do azotu w postaci gazowej, czyli N2 lub N2O (tlenku diazotu).
Opisane zjawiska uzmysławiają nam, że procesy biologicznego oczyszczania ścieków bytowych wymagają specjalistycznej wiedzy na temat działania różnych typów mikroorganizmów. Choć przydomowa oczyszczalnia ścieków jest urządzeniem o stosunkowo prostej budowie, to nie można tego samego powiedzieć o zachodzących w niej procesach. Dlatego najrozsądniejszym rozwiązaniem jest ścisłe stosowanie się do zaleceń eksploatacyjnych producenta. Natomiast najlepszym testem poprawnej pracy przydomowej oczyszczalni jest regularne badanie próbek oczyszczonych ścieków. Jest to szczególnie ważne i wymagane prawem w sytuacji, gdy odprowadzamy oczyszczone ścieki do naturalnych cieków wodnych.
