Lumpur aktif adalah biomasa yang terdiri dari campuran kelompok mikroorganisme seperti bakteri, protozoa, dan jamur. ^[1] Biomasa ini dikembangkan untuk mengolah polutan organik yang terkandung dalam air limbah. Melalui proses aerasi dan oksigenasi, mikroorganisme tertentu dicampur dan dikembangbiakkan secara berkelanjutan, membentuk pertumbuhan mikroba tersuspensi.^[2] Lumpur aktif berbentuk flok berwarna coklat dengan tekstur seperti bubur. Flok ini memiliki kemampuan untuk menggumpalkan, menyerap, mengoksidasi, dan menguraikan polutan organik dalam air limbah.^[3][4][5]

Proses lumpur aktif pertama kali ditemukan pada tahun 1914 oleh Edward Ardern dan William T. Lockett di Instalasi Pengolahan Air Limbah Davyhulme Sewage Works, Manchester, Inggris.^[6][7] Mereka menunjukkan bahwa dengan memberikan aerasi pada air limbah dan mengalirkan lumpur yang mengendap kembali ke dalam tangki aerasi, proses pengolahan limbah dapat berlangsung lebih cepat.^[8]

Proses lumpur aktif adalah proses biologis yang digunakan untuk menghilangkan bahan organik yang mengandung karbon dan senyawa nitrogen dalam air limbah.^[9] Dalam proses ini, mikroorganisme menguraikan bahan karbon organik dan mengoksidasi senyawa nitrogen (amonium dan nitrogen) menjadi bentuk yang lebih stabil. Proses lumpur aktif membantu mengurangi kandungan nutrien seperti nitrogen dan fosfor untuk mencegah pencemaran lingkungan dan menjaga kualitas air. ^[10]

Proses lumpur aktif terdiri dari dua unit utama yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi (tangki penjernih).  Air limbah secara kontinu dialirkan ke dalam tangki aerasi. Dalam tangki aerasi, oksigen diinjeksikan untuk mencampur lumpur aktif dengan air limbah sekaligus menyediakan oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme.^[11] Mikroorganisme seperti bakteri, protozoa, jamur, dan organisme lainnya berperan dalam menguraikan senyawa organik menjadi karbon dioksida (CO₂), air, amonium, serta biomassa sel baru. Campuran antara lumpur aktif dan air limbah tersebut dikenal sebagai mixed liquor.^[12]

Setelah proses aerasi, mixed liquor dialirkan ke tangki penjernih, di mana lumpur aktif mengendap ke dasar tangki dan air yang telah diolah naik ke permukaan. Lumpur aktif yang mengendap kemudian dipisahkan dari air hasil pengolahan. Sebagian besar lumpur aktif yang mengendap, yang disebut return sludge, dialirkan kembali ke tangki aerasi untuk menjaga mikroorganisme tetap aktif. Sebagian lumpur berlebih dibuang untuk menghindari penumpukan yang berlebihan di dalam sistem, yang disebut dengan excess sludge.^{[13] [14]}