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La depurazione delle acque reflue provenienti da comunità e industrie elimina o riduce i batteri patogeni e le sostanze chimiche tossiche, fornendo una fonte d'acqua sicura sia per uso umano che agricolo.
Il trattamento biologico delle acque reflue fa affidamento su batteri e altri microrganismi per scomporre i contaminanti organici, ovvero sostanze ricche di carbonio, in composti innocui o volatili. In genere, vengono rimossi prima i solidi di grandi dimensioni, dopodiché vengono aggiunti i fanghi attivi (una miscela microbica concentrata) per accelerare la decomposizione. Le strutture utilizzano processi microbici aerobici, anaerobici o combinati e l'efficacia dipende dalle caratteristiche delle acque reflue e dai metodi scelti. Ulteriori passaggi, come la filtrazione su membrana, possono migliorare ulteriormente le prestazioni.
I microbi aerobici hanno bisogno di ossigeno e nutrienti organici. In pratica, le acque reflue forniscono i nutrienti mentre l'aria viene pompata nella vasca di trattamento. Il processo produce energia, anidride carbonica e solidi sedimentati e la biomassa risultante, ricca di sostanze nutritive, aumenta la velocità di digestione.
I microbi anaerobici operano senza ossigeno, scomponendo la materia organica più lentamente. Generano metano, anidride carbonica e ulteriore biomassa anaerobica. Poiché le acque reflue spesso contengono carichi organici elevati, è prassi trattarle prima con microbi anaerobici prima di passare agli stadi aerobici.
Il trattamento aerobico è rapido e può rimuovere almeno il 98% dei contaminanti organici. Il suo processo di ossidazione naturale produce effluenti più puliti rispetto al solo trattamento anaerobico, rendendolo adatto a flussi ad alto volume.
La digestione aerobica richiede un’aerazione significativa, consumando grandi quantità di elettricità, spesso proveniente da impianti a combustibili fossili, con conseguenti emissioni di gas serra. Produce anche consistenti biosolidi che devono essere gestiti con attenzione; uno smaltimento improprio può provocare l'eutrofizzazione e danneggiare la vita acquatica. Infine, alcune sostanze chimiche recalcitranti (ad esempio prodotti farmaceutici, detergenti, cosmetici, composti industriali) possono persistere dopo il trattamento, rendendo necessaria una filtrazione supplementare o un'ossidazione avanzata.
Rispetto alla digestione aerobica, il trattamento anaerobico è più rispettoso dell'ambiente:consuma meno energia, genera meno solidi e produce metano che può essere catturato e riutilizzato come biogas.
Si tratta di un processo più lento, che in genere rimuove solo il 70-95% dei contaminanti organici, e la sua comunità microbica prende di mira una gamma più ristretta di inquinanti.
