Nước thải phát sinh từ các hoạt động của con người như công nghiệp, thương mại, dân dụng và nông nghiệp,... được coi là một nguồn gây ô nhiễm lớn đối với môi trường. Để giảm thiểu tác động tiêu cực và bảo vệ chất lượng môi trường nước, việc xử lý nước thải trước khi thải ra là cần thiết. Quá trình này thường được thực hiện tại nhà máy xử lý nước thải WWTP (Wastewater treatment plants) thông qua quá trình xử lý bùn hoạt tính sinh học. WWTP là một hệ thống lớn, phức tạp, có độ trễ và tính phi tuyến tính, mà trong đó các quá trình sinh lý và sinh hóa bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của lưu lượng nước thải đầu vào.