Lọc sinh học là một trong những công nghệ xử lý nước thải được áp dụng rộng rãi để loại bỏ chất ô nhiễm thông qua quá trình lọc cơ học và phân hủy sinh học (Loh et al., 2022). Vi sinh vật (VSV) phát triển trên bề mặt vật liệu tạo thành màng sinh học gồm vi khuẩn, tảo và chất cao phân tử ngoại bào, giúp màng sinh học ổn định và có sự đa dạng VSV (Le & Nguyen, 2015). Các chất ô nhiễm trong nước thải khi được lọc qua các khe rỗng vật liệu có màng sinh học phát triển thì chúng sẽ được giữ lại trên màng sinh học, các VSV sẽ phân hủy và chuyển hóa chúng một cách hiệu quả (Le et al., 2015). 

Trong các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học, giá thể (vật liệu đệm) đóng vai trò then chốt, giúp tăng đáng kể diện tích bề mặt tiếp xúc, tạo điều kiện thuận lợi cho VSV hiếu khí, tuỳ nghi, kỵ khí phát triển ổn định để phân hủy chất ô nhiễm (Loh et al., 2022). Các loại giá thể khác nhau trong hệ thống lọc sinh học đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu như: tấm nhựa lượn sóng, viên đất nung (bằng hỗn hợp vỏ trấu và đất sét), tấm Jmat xử lý nước thải sinh hoạt (Nguyen et al., 2018; Kim et al., 2023), đất phèn nung trong điều kiện không có ô-xy để hấp phụ lân trong nước thải biogas (Nguyen et al., 2021). Một số vấn đề hạn chế đối với lọc sinh học hiện nay là chi phí của vật liệu đệm cao, quá trình hình thành màng sinh học trên bề mặt vật liệu chậm dẫn đến thời gian khởi động dài (Loh et al., 2022). Do đó, việc tìm kiếm vật liệu đệm có chi phí thấp, thân thiện với môi trường và đáp ứng yêu cầu về mức độ xử lý khác nhau nhằm hướng đến sự phát triển bền vững trong xử lý nước thải sinh hoạt là vấn đề cấp thiết. 

Viên đất sét nung hay sỏi nhẹ (Light expanded clay aggregate: LECA) được làm từ đất sét tự nhiên được nung ở nhiệt độ cao để tạo viên vật liệu có cấu trúc rỗng xốp thuận lợi cho VSV bám và phát triển (Ewis et al., 2022). Vật liệu này có một số ưu điểm như không độc hại, chi phí thấp, dễ tìm, có diện tích bề mặt cao, khả năng hấp phụ tốt và tiềm năng trao đổi ion lớn (Crini & Pierre-Marie, 2010). Các viên đất sét sau khi được nung có độ dẫn thủy lực, độ bền cơ học cao, đồng thời có thể hỗ trợ sinh phát triển của VSV và hệ rễ nên ngày càng được nghiên cứu sử dụng làm vật liệu nền cho bãi lọc và hệ thống đất ngập nước nhận tạo xử lý nước thải (Mlih  et al., 2020).

Viên đất sét nung được sử dụng làm vật liệu đệm trong lọc sinh học để xử lý nước thải  và được đánh giá có nhiều ưu điểm như dễ vận hành, chi phí thấp và có thể tái sử dụng lại vật liệu (Sadegh et al., 2018). Một số loại vật liệu được ứng dụng phổ biến làm giá thể trong các hệ thống lọc sinh học như zeolite, than, cát, sỏi, đá và nhựa. Đất sét tự nhiên có thể được áp dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải (Awad et al., 2019). Bên cạnh đó, đất sét nung được nghiên cứu để xử lý kim loại nặng thông qua cơ chế hấp phụ (Uddin, 2017). Yadav et al. (2019) đã sử dụng hạt sét cấu trúc nano có nguồn gốc từ các khoáng sét khác nhau kaolinite, montmorillonite và bentonite để loại bỏ ion kim loại nặng trong nước và nước thải. Để đánh giá khả năng ứng dụng của viên đất sét nung làm giá thể đối với hệ thống lọc sinh học, nghiên cứu này được thực hiện nhằm mục đích đánh giá hiệu suất xử lý SS, BOD₅, COD, N-NH₄⁺, N-NO₃^-, P-PO₄^3- và xác định thông số vận hành hệ thống lọc sinh học xử lý nước thải sinh hoạt. Kết quả của nghiên cứu sẽ đóng góp thêm cơ sở khoa học cho việc đưa ra các đề xuất công nghệ lọc sinh học sử dụng vật liệu đệm có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.