Uma estação de tratamento de águas residuais limpa o esgoto e a água para que possam ser devolvidos ao meio ambiente. Essas plantas removem sólidos e poluentes, quebram a matéria orgânica e restauram o conteúdo de oxigênio da água tratada. Eles alcançam esses resultados por meio de quatro conjuntos de operações: tratamentos preliminares, primários, secundários e de lamas. Normalmente, uma rede de esgotos conectada a residências, prédios comerciais, escolas e grades de ruas entrega água residual e sólidos para tanques de coleta e bacias de uma estação de tratamento em um interminável fluxo.
Fase de pré-tratamento
As estações de tratamento de águas residuais removem as 'colheitas fáceis' durante a fase de pré-tratamento. Um conjunto de telas de bar remove grandes itens como galhos de árvores, lixo, folhas, latas, trapos, garrafas plásticas, fraldas e outros resíduos. Em muitas fábricas, bacias de equalização e câmaras de areia de vários tipos regulam a taxa de entrada de água para que as pedras, areia e vidro assentem. As bacias retêm o esgoto até que esteja pronto para tratamento e lidam com transbordamentos devido às fortes chuvas. Algumas plantas retiram a gordura e a gordura da superfície da água durante o pré-tratamento, às vezes usando ventiladores de ar para transformar o material oleoso em uma espuma para facilitar a remoção. Outras plantas removem a gordura durante o tratamento primário.
Tratamento Primário
Após o pré-tratamento, a água residual é coletada em decantadores primários, que são grandes bacias e tanques de sedimentação. A gravidade permite que partículas menores se assentem. Raspadores acionados mecanicamente coletam a matéria sólida e a direcionam para moegas conectadas ao equipamento de tratamento de lodo. Se a planta não removeu a graxa e o óleo durante o pré-tratamento, ela o faz nesta fase usando escumadores de superfície. Algumas fábricas usam equipamentos para saponificar as gorduras coletadas, misturando-as com soda cáustica, produzindo sabões e glicerol.
Tratamento Secundário
Na fase seguinte, as plantas aeram e agitam as águas residuais em bacias secundárias, adicionando microorganismos benéficos para transformar a matéria orgânica em lodo. As fábricas empregam uma série de estratégias alternativas para decompor o lodo. Por exemplo, as plantas podem cultivar uma massa de micróbios e passar o material residual sobre o biofilme. Outras fábricas misturam a biomassa com resíduos, criando lodo ativado que pode ser reciclado para reutilização. O floco biológico resultante remove o carbono e o nitrogênio dos resíduos orgânicos. A oxidação pode ocorrer na superfície - em lagoas - ou em leitos de filtro contendo carvão coqueificado e calcário. Algumas instalações constroem pântanos e canaviais que decompõem materiais orgânicos. Outras tecnologias utilizadas incluem biorreatores de membrana e filtros biológicos aerados. A água residual resultante é coletada e depositada em um tanque clarificador secundário.
Tratamento de Lodo
A fase final é tratar a água e o biossólido restantes, ou lama. A gravidade separa os resíduos orgânicos dos grãos mais pesados, que podem ser depositados em aterros sanitários. O lodo primário restante passa para um espessante, onde é centrifugado e alimentado em tanques de digestão contendo bactérias anaeróbias. Esses tanques produzem metano que pode ser usado para alimentar a usina. O produto sólido final, lodo estabilizado, pode ser parcialmente desodorizado e lançado no solo como fertilizante. As águas residuais restantes são tratadas para remover fósforo, nitrogênio e outros nutrientes, desinfetadas com cloro, ozônio ou luz ultravioleta e depois devolvidas ao abastecimento de água. Todas as descargas e equipamentos usados por estações de tratamento de águas residuais devem atender aos padrões da Agência de Proteção Ambiental dos EUA.