El tratamiento y recolección de aguas residuales es una realidad presente que, día con día, debe de ir mejorando. Es por esto, que todos los componentes que participan en la recolección, distribución y tratamiento de las aguas residuales deben estar en constante mejoramiento, al igual que las plantas tratadoras de aguas residuales.
El alcantarillado es muy importante como medio de transporte de aguas residuales, principalmente, en zonas urbanas con alta densidad poblacional. Aunque los sistemas in situ son efectivos en ambientes rurales, resultan muy costosos si se utilizan en grandes ciudades.
Un dato interesante es que en los países desarrollados o en vías de desarrollo es proporcional y guardan relación la cantidad de hogares conectados a sistemas de alcantarillado y la cantidad de hogares que tienen conexiones al suministro de agua potable. En muchos países, el sistema de alcantarillado sigue sirviendo después de 100 años. Un claro ejemplo de esto, es la ciudad de Londres. Al crecer la población de las ciudades se complica el mantenimiento y gestión de la red de alcantarillado, pues van aumentando en enormes cantidades las conexiones y, algunas veces, se ve sobrepasada la capacidad del sistema. El que los sistemas sean viejos y no reciban el mantenimiento adecuado causa severos problemas que llevan consigo soluciones costosas.
Dados estos altos costos se han diseñado sistemas de alcantarillado más baratos para así, poder enfrentar los problemas que se puedan presentar. Este recurso es muy común y eficiente en países que están en vías de desarrollo. La solución más sencilla para implementar sistemas de alcantarillado de bajo costo es algo tan sencillo como la instalación de tuberías más pequeñas, con un menor diámetro y hacer que dichas tuberías no sean tan profundas.
El problema en el uso de alcantarillados de bajo costo son las limitaciones presentadas por el conservadurismo de autoridades de salud pública y los ingenieros sanitarios. Dadas estas limitaciones, esta solución sólo se ha aplicado en proyectos puntuales y no en un contexto general, siendo implementado con éxito en Brasil y en Australia. En estos países se ha demostrado que es una solución viable y eficiente que, efectivamente, reduce en gran medida los costos en los que incurre el gobierno.
En el caso de la recolección de aguas residuales, es importante conocer la fuente de la que provienen. Existen los sistemas de alcantarillado combinados. Reciben este nombre por que combinan distintos tipos de aguas residuales (negras, grises, pluviales, escorrentía, etccétera). En las grandes ciudades, el adoptar este sistema resulta ineficiente pues se pueden combinar (de manera peligrosa incluso), diferentes sustancias químicas y biológicas. Por lo tanto, los drenajes combinados no son una solución eficaz. Inclusive, al intentar deshacerse del alcantarillado combinado y buscar soluciones, se han dado grandes avances en sistemas de drenaje sostenible.
Aunque hablemos tanto de alcantarillados, el verdadero problema es la recolección de fuentes de contaminación. Las dos más grandes fuentes de contaminación son la escorrentía de tierras agrícolas, a las que normalmente se les aplican fertilizantes y la escorrentía en lugares en los que es común la práctica de ganadería intensiva, pues generalmente en el agua se encuentran rastros de medicamentos usados con los animales. Aunque ya existen algunos centros ganaderos que instalan sistemas de recolección y tratamiento, la falta de normas y fiscalización lo vuelve una práctica poco común.
Además de las plantas tratadoras de aguas residuales, han aumentado considerablemente los sistemas descentralizados de tratamiento de aguas residuales (DEWATS por sus siglas en inglés). Esta solución resulta eficiente para las ciudades en rápido crecimiento y desarrollo. Los DEWATS y el saneamiento de bajo costo van necesariamente de la mano. Uno no funciona correctamente sin el otro. Los DEWATS también son una solución a mediano plazo. Los DEWATS, generalmente, presentan menores costos, tanto de construcción como de mantenimiento, que un sistema centralizado. Los DEWATS también presentan la enorme ventaja de no necesitar grandes extensiones de tierra para su construcción.
Los DEWATS funcionan para propiedades individuales o para un pequeño grupo de propiedades. Recuperan energía y nutrientes, ahorran agua y garantizan que haya agua en tiempos de escasez. Es necesario que cuenten con personal capaz, suficientemente capacitado para poder operar y mantener las plantas tratadoras de aguas residuales.
En cuanto a las tecnologías de tratamiento de aguas residuales se han logrado muchos avances en las últimas décadas. Quizá, el punto de partida sea el inicio en el uso de sistemas aireados en 1920. Es importante destacar que la elección del método de tratamiento debe de tomar en cuenta la situación económica de la zona en la que se quiere implementar. También se debe de considerar el impacto ambiental y territorial que se generaría.
El uso de oxígeno ha servido en el uso de grandes cantidades de energía para poder hacer crecer la biomasa microbiana (lodo), la cual, antes era separada y tirada en lugares en los que sólo afectaría al medio ambiente y elevaría los costos del proceso de tratamiento. Después de esto, los procesos posteriores se dedicaron a reducir, en una cantidad considerable, el número de lodos generado.
En los años 70, lo más común en las plantas tratadoras de aguas residuales era utilizar procesos anaeróbicos, esto, por la poca disponibilidad de energía. En los años 80 y 90 el interés consistía en eliminar nutrientes. De igual forma, en este periodo se buscó utilizar sistemas de tratamiento más naturales. Las últimas tecnologías se enfocan ahora en la reducción de emisiones GEI (gases de efecto invernadero), y en la reducción de riesgos bacteriológicos.