Nước thải từ các phân xưởng sản xuất theo mương dẫn của công ty qua song chắn rác thô đến bể lắng cát được đặt âm sâu dưới đất, ở đây sẽ giữ lại cát và các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn để đảm bảo sự hoạt động ổn định của các công trình xử lý tiếp theo. Trước khi vào bể lắng cát, nước thải được dẫn qua thiết bị lọc rác thô nhằm loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn như: giấy, gỗ, nilông, lá cây,… ra khỏi nước thải. Nước thải ra khỏi bể lắng cát sẽ đến hầm tiếp nhận rồi bơm qua máy sàng rác (thiết bị lọc rác tinh), tại đây các chất rắn có kích thước lớn hơn 1mm tiếp tục được tách ra khỏi nước thải để bảo vệ các máy móc thiết bị ở các công đoạn xử lý nước theo. Sau đó nước tự chảy xuống bể điều hòa.

Tại bể điều hòa, lưu lượng và nồng độ nước thải ra sẽ được điều hòa ổn định. Trong bể, hệ thống máy khuấy sẽ trộn đều nhằm ổn định nồng độ các hợp chất trong nước thải, giá trị pH sẽ được điều chỉnh đến thông số tối ưu để quá trình xử lý sinh học hoạt động tốt.

Nước thải được bơm từ bể điều hòa vào bể UASB. Tại bể UASB, các vi sinh vật ở dạng kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải (hiệu suất xử lý của bể UASB tính theo COD, BOD đạt 60 – 80%) thành các chất vô cơ ở dạng đơn giản và khí Biogas (CO₂, CH₄, H₂S, NH₃,…), theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí -> CO₂ + CH₄ + H₂S + Sinh khối mới + …

Sau bể UASB nước thải được dẫn qua cụm bể anoxic và bể aerotank. Bể anoxic kết hợp aerotank được lựa chọn để xử lý tổng hợp: khử BOD, nitrat hóa, khử NH⁴⁺ và khử NO^3- thành N₂, khử Phospho. Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp đan xen giữa quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO^3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH⁴⁺ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO^3-.

Nồng độ bùn hoạt tính trong bể dao động từ 1.000-3.000 mg MLSS/L. Nồng độ bùn hoạt tính càng cao, tải trọng hữu cơ áp dụng của bể càng lớn. Oxy (không khí) được cấp vào bể aerotank bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí có hiệu quả cao với kích thước bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO^3-, (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý, (3) giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật,

Các khí này sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm, (4) tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật. Tải trọng chất hữu cơ của bể trong giai đoạn xử lý aerotank dao động từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm. Các quá trình sinh hóa trong bể hiếu khí được thể hiện trong các phương trình sau:

Oxy hóa và tổng hợp

COHNS (chất hữu cơ) + O₂ + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí -> CO₂ + H₂O + NH₃ + C₅H₇O₂N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác

Hô hấp nội bào

C₅H₇O₂N (tế bào) + 5O₂ + vi khuẩn -> 5CO₂ + 2H₂O + NH₃ + E

Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành carbonic CO₂ và nước H₂O, vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobacter còn oxy hóa ammonia NH₃ thành nitrite NO^2- và cuối cùng là nitrate NO^3-.

Vi khuẩn Nitrisomonas:

2NH⁴⁺ + 3O^{2 –}> 2NO^2- + 4H⁺ + 2H₂O

Vi khuẩn Nitrobacter:

2NO^2- + O^2-> 2 NO^3-

Tổng hợp 2 phương trình trên:

NH⁴⁺ + 2O^2-> NO^3- + 2H⁺ + H₂O

Lượng oxy O₂ cần thiết để oxy hóa hoàn toàn ammonia NH⁴⁺ là 4,57g O₂/g N với 3,43g O₂/g được dùng cho quá trình nitrite và 1,14g O₂/g NO₂ bị oxy hóa.

Trên cơ sở đó, ta có phương trình tổng hợp sau:

NH⁴⁺ + 1,731O₂ + 1,962HCO^3- -> 0,038C₅H7O₂N + 0,962NO^3- + 1,077H₂O + 1,769H⁺

Phương trình trên cho thấy rằng mỗi một (01)g nitơ ammonia (N-NH₃) được chuyển hóa sẽ sử dụng 3,96g oxy O₂, và có 0,31g tế bào mới (C5H₇O₂N) được hình thành, 7,01g kiềm CaCO₃ được tách ra và 0,16g carbon vô cơ được sử dụng để tạo thành tế bào mới.

Quá trình khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO^3- thành nitơ dạng khí N₂ đảm bảo nồng độ nitơ trong nước đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường. Quá trình sinh học khử Nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nước thải sử dụng Nitrate hoặc nitrite như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy. Trong điều kiện không có DO hoặc dưới nồng độ DO giới hạn ≤ 2 mg O₂/L (điều kiện thiếu khí).

C10H₁9O₃N + 10NO^3- -> 5N₂ + 10CO₂ + 3H₂O + NH₃ + 100H⁺

Quá trình chuyển hóa này được thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm khoảng 10-80% khối lượng vi khuẩn (bùn). Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao động 0,04g đến 0,42g N-NO^3-/g MLVSS.ngày, tỷ lệ F/M càng cao tốc độ khử tơ càng lớn.

Nước sau cụm bể anoxic – aerotank tự chảy vào bể lắng. Bùn được giữ lại ở đáy bể lắng. Một phần được tuần hoàn lại bể anoxic, một phần được đưa đến bể chứa bùn. Tiếp theo, nước trong chảy qua bể trung gian để chuẩn bị quá trình lọc áp lực.

Bể lọc áp lực gồm các lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết, những chất khó hoặc không phân giải sinh học và halogen hữu cơ nhằm xử lý các chỉ tiêu đạt yêu cầu quy định.

Nước thải  thủy hải sản sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi qua bể khử trùng trước khi nước thải được xả thải vào nguồn tiếp nhận.