Es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados nuevamente al tanque aireador o reactor.

En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de sustrato alimenticio. Es importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos, es decir, por medio de una red de difusores en el fondo del tanque conectados a un equipo soplador que sería la fuente de aire. Este sistema tiene una doble función: 1) producir mezcla completa y 2) agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle.

Este tipo de plantas puede diseñarse a diversas capacidades (caudal) ya que pueden ser modulares, y pueden estar construidos en tanques metálicos, de concreto colado en sitio o prefabricados. Esta última modalidad, ofrece rapidez en su fabricación cuando de trata de reducir los tiempos de ejecución de obra.

Estas plantas tienen el mismo concepto fundamental de tratamiento que las de aire difuso, que es mantener una colonia bacteriana en un reactor biológico. Solo que, en este caso, el reactor consta de un contactor biológico rotativo o biodisco, que es un equipo formado por una serie de minidiscos de plástico (polipropileno) y colocados ordenadamente alrededor de un eje central horizontal.

En este tipo de reactor, los microrganismos o biomasa se encuentran adherida a estos minidiscos como su material soporte, y todo el biodisco girara lentamente sumergiéndose aproximadamente un 40% de su superficie en el agua a tratar. En giro muy lento (aproximadamente 1 a 2 RPM), el soporte expone su superficie alternativamente al agua y al aire. Sobre el soporte se desarrolla, de forma natural y gradualmente, una película de biomasa bacteriana, que emplea como sustrato la materia orgánica soluble presente en el agua residual y, que toma el oxígeno necesario para su respiración del aire atmosférico durante la fase en que el soporte se encuentra fuera del agua, llevándose a cabo la remoción de contaminantes.

Es un sistema eficaz como sistema completo y autónomo, aportando soluciones prácticas al tratamiento de aguas residuales urbanas de pequeñas y medianas poblaciones con importantes ventajas diferenciales respecto a otros sistemas, especialmente por su bajo costo de operación y mantenimiento. Integrado en la naturaleza, remueve los contaminantes del agua de forma sostenible, sin consumir energía, ni producir lodos ni olores.

Este sistema que, además de no consumir energía, ni requerir prácticamente de aparatos electromecánicos, se elimina la necesidad de gestionar lodos, siendo su mantenimiento muy elemental y prácticamente reducido a labores fitosanitarias. La obra civil asociada es sencilla, ya que se trata sólo de realizar zanjas de agua y algún tanque anexo, con lo que se simplifica mucho la realización de los proyectos.

Es muy sostenible para cualquier tipo de población y evita, a medio y largo plazo, el abandono de las PTARs por el problema generado de financiación de los costos de operación y/o mantenimiento.

La base del sistema es convertir en flotantes a plantas que habitualmente están enraizadas en los suelos de los humedales, sobresaliendo su parte aérea sobre el agua. Estas plantas, convenientemente adaptadas al medio acuático, se denominan macrofitas emergentes y se conocen tradicionalmente como eneas, espadañas, juncos, etc. Una vez instaladas en flotación las macrofitas, al crecer, se unen unas con otras tejiendo una alfombra flotante, siendo capaces de transferir hasta el agua el oxígeno del aire.

El oxígeno en el agua crea una abundante flora micro-bacteriana óxica, que degrada o digiere la materia orgánica, siendo ésta la base científica de cualquier sistema de tratamiento biológico. Adicionalmente, las plantas ejercen una depuración directa por la adsorción de iones contaminantes, tanto de metales pesados como de aniones eutrofizantes (nitratos y fosfatos), potenciando además la eliminación de elementos patógenos.

Sistema desarrollado y patentado por el Instituto Mexicano del Agua (IMTA), y comercializado por TSS Internacional, S.A. de C.V. para el tratamiento de aguas residuales de procedencia típica doméstica.

Es un proceso unitario de biofiltración, tipo filtro percolador (Trickling Filter) sobre material empaque orgánico natural que puede ser aplicado in-situ, y actúa simultáneamente como tratamiento secundario para la remoción de materia orgánica y como tratamiento terciario para la remoción de nutrientes y compuestos tóxicos y recalcitrantes. Dentro del bioempaque se llevan a cabo los mecanismos de: filtración lenta pasiva, absorción, adsorción, intercambio iónico, biodegradación y desinfección. Es un sistema que no genera lodos de exceso que deban ser purgados o tratados, ya que la población de microorganismos se mantiene en equilibrio y los microrganismos que mueren se integran a los ciclos biológicos del filtro.

Típicamente, el material de biofiltro se constituye por materiales orgánicos de la región que puede ser, pasto, turba, madera, paja, entre otros, los cuales son mucho más económicos que los sintéticos, y poseen características muy similares como son la alta porosidad y alta superficie específica para adhesión de la biopelícula.

El tren de tratamiento se compone principalmente por el biofiltro (bioempaque), además de un pretratamiento previo (cribado manual y fosa séptica) a ello, y una desinfección después si fuese necesario para cumplir normatividad de descarga a cuerpos de agua o re-uso (riego de áreas verdes).

El tratamiento biológico también retira sustancias coloidales y disueltas del agua residual. Las bacterias oxidan la materia orgánica produciendo dióxido de carbono, forman (metabolizan) biomasa y fijan por absorción materia en su superficie. Además, en determinadas condiciones, algunas bacterias eliminan parte de los nutrientes como nitrógeno y fósforo.

Un proceso particularmente eficiente para el tratamiento biológico de aguas residuales se produce con la utilización de Biorreactores de Membranas (MBR). Los grandes decantadores necesarios en un proceso convencional para retirar y recircular el fango activado, se sustituyen por membranas de ultrafiltración. De este modo, la concentración de biomasa en los tanques de fango activado puede incrementarse tres o cuatro veces y disminuir así su tamaño, con lo que tanques mucho más pequeños son suficientes para retirar la misma carga. Las membranas de ultrafiltración retienen todas las bacterias y producen un efluente prácticamente libre de patógenos (desinfectado).

Los Biorreactores de Membranas se utilizan preferentemente emplear en donde hay poco espacio disponible y la planta requiere obtener un efluente de excelente calidad, por ejemplo, donde se descarga a zonas sensibles de baño o donde el agua se reutiliza como agua de servicio o para riego.