Lumpur pengolahan air limbah, atau biosolid, terdiri dari campuran air pekat dan limbah padat yang dibuat sebagai produk sampingan dari proses pengolahan limbah. Limbah dihasilkan ketika rumah, industri, dan peternakan membuang air yang tercemar oleh limbah dari toilet, produk sampingan dari proses manufaktur, pancuran, penyembelihan hewan, dan bak cuci. Untuk mencegah kerusakan kualitas air luar atau kehidupan akuatik, pengolahan air dilakukan untuk mengembalikan kejernihan, menghilangkan bau, dan menghilangkan kontaminan dari air limbah sebelum dapat dilepaskan dengan aman ke lingkungan. Biasanya, lumpur pengolahan air limbah dibuat selama langkah primer dan sekunder dari proses ini.
Setelah air limbah dialirkan melalui pipa baik ke tangki septik atau fasilitas pengolahan, tahap utama penanganan limbah melibatkan pengumpulan air limbah di tangki sedimentasi. Begitu berada di dalam tangki, padatan berat dibiarkan mengendap di dasar dan padatan yang dapat mengapung naik ke atas, menciptakan lapisan atas dan bawah dari lumpur pengolahan air limbah mentah, dengan air terjepit di antaranya. Lapisan atas lumpur biasanya terdiri dari lemak, minyak, dan lemak lainnya, sedangkan lapisan bawah mengandung padatan berat seperti kotoran manusia atau hewan. Lumpur mentah primer kemudian dikentalkan dan dikeluarkan dari tangki sebelum bakteri dapat mencernanya terlalu banyak.
Air dari tahap primer berpindah ke lingkungan luar atau ke tahap sekunder, pengolahan air limbah biologis, di mana lumpur pengolahan air limbah sekunder diproduksi. Karena sebagian besar padatan telah dihilangkan pada langkah pertama, limbah di air sisa sebagian besar larut dan sulit dihilangkan dengan filter. Sistem air limbah biologis memperkenalkan bakteri sederhana ke air limbah dan membiarkan organisme memakan limbah organik yang larut. Saat mereka mencerna dan membuang limbah dari air, bakteri menghasilkan produk sampingan padat yang dapat dihilangkan dengan filter. Setelah perawatan lebih lanjut, biosolid ini terkadang dapat digunakan sebagai pupuk.
Karena limbah sering mengandung bahan kimia beracun dan patogen, pembuangan lumpur pengolahan air limbah yang aman adalah penting. Biasanya pembuangan terdiri dari mengolah lumpur melalui pencernaan anaerobik, mengeringkan biosolid yang dihasilkan untuk membentuk kue lumpur, dan kemudian mengirim kue lumpur ke tempat pembuangan sampah. Pencernaan anaerobik terjadi dalam tangki kedap udara di mana bakteri memakan bahan organik dalam lumpur di lingkungan bebas oksigen. Gas yang dihasilkan oleh proses pencernaan ini terkadang dapat dimanfaatkan untuk membuat biogas, sumber energi terbarukan yang digunakan dalam pemanasan atau penggerak kendaraan.
Pencernaan aerobik, atau dekomposisi yang dibantu bakteri dalam lingkungan teroksigenasi, dari lumpur pengolahan air limbah juga dapat digunakan. Sementara lebih cepat dari pencernaan anaerobik, pencernaan aerobik lebih mahal untuk beroperasi karena sangat intensif energi. Di lokasi skala kecil, pengomposan juga dapat digunakan untuk mengolah lumpur. Pengomposan mencampur sampah dengan bahan organik tinggi karbon, seperti kayu atau jerami, dan memungkinkan pencernaan bakteri aerob. Proses ini menghasilkan produksi panas dan biosolid yang terkadang dapat digunakan sebagai pupuk, tergantung pada kandungan limbah dan peraturan setempat.