Sự phát triển của phương pháp thứ cấp để xử lý nước thải trong những năm đầu thế kỷ XX được cho là cải tiến đáng kể nhất đối với y tế công cộng và môi trường trong suốt thờigian này, đó là việc phát minh ra "bùn hoạt tính" cho quy trình xử lý nước thải.

Năm 1912, Tiến sĩ Gilbert Fowler, một nhà khoa học tại Đại học Manchester, quan sát thí nghiệm được tiến hành tại Trạm thí nghiệm Lawrence ở Massachusetts liên quan đến việc sục khí vào nước thải trong bình đã được phủ một lớp tảo. Các đồng nghiệp của Fowler, Edward Ardern và William Lockett, những người đã triển khai nghiên cứu cùng với Văn phòng công ty đường sông Manchester ở công trình xử lý nước thải Davyhulme.Thí nghiệm trên được thực hiện trong một lò phản ứng bằng cách hút ra và thu vào, việc xử lý cho hiệu quả cao hơn.Họ làm thoáng khí liên tục  cho nước thải trong khoảng một tháng và kết quả đạt được là có thể  nitrat hóa hoàn toàn các nguyên liệu mẫu.Điều đó chỉ ra rằng bùn đã hoạt hóa các chất (một cách tương tự như than hoạt tính) quá trình được đặt tên là bùn hoạt tính.

Kết quả đã được công bố trong báo của họ tại hội thảo 1914, và lần đầu tiên một  hệ thống quy mô đầy đủ với dòng chảy liên tục được lắp đặt tại Worcester hai năm sau đó. Do hậu quả của chiến tranh thế giới thứ nhất phương pháp xử lý mới được truyền bá  nhanh chóng, đặc biệt là Hoa Kỳ, Đan Mạch, Đức và Canada. Vào cuối những năm 1930, việc xử lý bằng  bùn hoạt tính là quá trình chủ yếu được sử dụng trên toàn thế giới.