I fanghi di trattamento delle acque reflue, o biosolidi, sono costituiti da una miscela densa di acqua e rifiuti solidi creati come sottoprodotto dei processi di trattamento delle acque reflue. Le acque reflue vengono prodotte quando case, industrie e fattorie scaricano acqua inquinata da rifiuti da servizi igienici, sottoprodotti di processi produttivi, docce, macellazioni di animali e lavandini. Al fine di prevenire danni alla qualità dell’acqua esterna o alla vita acquatica, il trattamento dell’acqua viene eseguito per ripristinare la chiarezza, rimuovere gli odori e rimuovere i contaminanti dalle acque reflue prima che possano essere rilasciate in sicurezza nell’ambiente. Di solito, i fanghi di trattamento delle acque reflue vengono creati durante le fasi primarie e secondarie di questo processo.
Dopo che le acque reflue sono state condotte attraverso tubi in una fossa settica o in un impianto di trattamento, la fase primaria del trattamento delle acque reflue comporta la raccolta delle acque reflue in un serbatoio di sedimentazione. Una volta nel serbatoio, i solidi pesanti vengono lasciati depositare sul fondo e i solidi galleggianti salgono verso l’alto, creando sia uno strato sovrastante che uno sottostante di fanghi di trattamento delle acque reflue grezze, con l’acqua interposta in mezzo. Lo strato superiore di fanghi è solitamente composto da grassi, oli e altri grassi, mentre lo strato inferiore contiene solidi pesanti come feci umane o animali. Il fango primario grezzo viene quindi addensato e rimosso dal serbatoio prima che i batteri siano in grado di digerirne una quantità eccessiva.
L’acqua della fase primaria passa all’ambiente esterno o alla fase secondaria, il trattamento biologico delle acque reflue, dove vengono prodotti i fanghi di trattamento delle acque reflue secondarie. Poiché la maggior parte dei solidi è stata rimossa nella prima fase, i rifiuti nell’acqua residua sono per lo più disciolti e difficili da rimuovere con un filtro. I sistemi biologici di acque reflue introducono batteri semplici nelle acque reflue e lasciano che gli organismi si nutrano dei rifiuti organici solubili. Mentre digeriscono e rimuovono i rifiuti dall’acqua, i batteri producono un sottoprodotto solido che può essere rimosso con un filtro. Dopo ulteriori trattamenti, questi biosolidi possono talvolta essere utilizzati come fertilizzante.
Poiché le acque reflue contengono spesso sostanze chimiche tossiche e agenti patogeni, è importante uno smaltimento sicuro dei fanghi di trattamento delle acque reflue. Tipicamente lo smaltimento consiste nel trattare i fanghi attraverso la digestione anaerobica, disidratare i biosolidi risultanti per formare fanghi e quindi inviare i fanghi a una discarica. La digestione anaerobica avviene in un serbatoio ermetico in cui i batteri si nutrono della materia organica presente nei fanghi in un ambiente privo di ossigeno. I gas prodotti da questo processo di digestione possono talvolta essere sfruttati per creare biogas, una fonte di energia rinnovabile utilizzata nel riscaldamento o nella propulsione dei veicoli.
Può essere utilizzata anche la digestione aerobica, o la decomposizione batterica in un ambiente ossigenato, dei fanghi di trattamento delle acque reflue. Sebbene sia più veloce della digestione anaerobica, la digestione aerobica è più costosa da operare perché richiede molta energia. Nei siti di piccole dimensioni, il compostaggio può essere utilizzato anche per trattare i fanghi. Il compostaggio mescola i rifiuti con materiali organici ad alto contenuto di carbonio, come legno o paglia, e consente la digestione dei batteri aerobici. Il processo porta alla produzione di calore e biosolidi che a volte possono essere utilizzati come fertilizzante, a seconda del contenuto dei rifiuti e delle normative locali.