O processo é constituído de duas unidades: o tanque de aeração e o decantador secundário. No tanque de aeração ocorre a decomposição aeróbia do substrato orgânico solúvel e a formação de flocos biológicos para posterior sedimentação no decantador secundário. A elevada concentração de biomassa no tanque de aeração é mantida através da recirculação dos sólidos sedimentados no decantador secundário, possibilitando a maior permanência da biomassa no sistema e a garantia de uma elevada eficiência na remoção da matéria orgânica. Parcela dos sólidos sedimentados e não recirculados é removida do processo, o que caracteriza a produção excedente de lodo (lodo secundário). Da mesma forma que o lodo primário, o lodo secundário deve ser espessado, estabilizado e desidratado. O tanque de aeração é dotado de dispositivos de aeração (ar difuso ou aeradores superficiais) para o fornecimento do oxigênio necessário ao processo de estabilização biológica aeróbia. O decantador secundário apresenta configuração similar ao decantador primário. O processo de lodos ativados pode ou não ser precedido do tratamento primário.

O processo de Lodos Ativados do CESA/UFRJ é dotado de um tanque de aeração de seção retangular, em concreto armado, com extensão de 4,5 m, largura de 1,5 m e profundidade de 3,0 m. O sistema de aeração é dotado de um compressor de ar (potência de 1,0 cv) e uma malha difusora de bolhas finas (20 difusores) instalada no fundo do tanque. A decantação secundária ocorre em um módulo de características idênticas aos decantadores primários.