Очистку хозяйственно-фекальных сточных вод можно разделить на три последовательных этапа: механическая (освобождение от грубых минеральных и органических частиц), биологическое (минерализация органических веществ, находящихся в коллоидном или растворенном состоянии) и обеззараживания.
Механическая очистка сточных вод проводится с помощью решеток, пескоочистителей и отстойников. Решетки представляют собой параллельные железные прутья, которые устанавливают в месте поступления стоков на очистные сооружения. На них задерживаются грубые взвешенные остатки (бумага, тряпки, вата, кухонные отбросы и т.д.), которые по мере необходимости вручную или механическим способом удаляются.
Пескоочистители предназначены для задержания минеральных примесей. Изменение скорости движения потока воды в специальных лотках способствует оседанию тяжелого песка и мешает оседанию легкой органической зависи. Отбросы, собранные из решеток и пескоуловителей, хранят в закрытых приемниках под слоем хлорной извести. По мере накопления их сжигают или вывозят на поля ассенизации.
После пескоуловителей сточная вода поступает в первичные отстойники, где оседает основная масса взвешенных веществ, преимущественно органического происхождения. Отстойники бывают горизонтальные, вертикальные и радиальные. Они представляют собой большие резервуары, в которых вода движется со скоростью около 7 мм/с, за счет чего отбросы выпадают на дно в виде осадка. Осадок собирается к центру отстойника в углубленный приемник и под давлением столба воды или с помощью насоса изымается из резервуара. Ил поступает в метантенкы.
Метантенкы - железобетонные резервуары цилиндрической формы, в которых происходит сбраживание ила (сначала кислотное, затем щелочное). После щелочного брожения ил приобретает черный цвет и специфический запах. Чтобы улучшить переработку осадка, его с помощью пара или воды подогревают до 40-55°С и перемешивают. В процессе брожения образуется газ - метан, который собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части метантенка, откуда отводится в специальные резервуары и используется в котельной станции очистки. Полученный после брожения ил безопасен в эпидемическом отношении и подлежит механическому обезвоживанию. После подсыхания на иловых площадках ил используется на полях как органическое удобрение или в качестве топлива в котельных.
После механической очистки сточные воды поступают на биологическую очистку. Биологическая очистка необходима для минерализации растворенных органических веществ, оставшихся в воде после отстаивания. Биологическая очистка сточных вод бывает естественной и искусственной. В естественных условиях очистка осуществляется на полях фильтрации, полях орошения или биологических прудах. Для искусственной очистки предназначены специальные сооружения, в которых воспроизводят условия, наблюдаемые в почве (биологические фильтры) или в водоеме (аэротенки).
Для окисления растворенных органических веществ вода поступает на один из многих существующих комплексов, одним из которых являются биофильтры. Биофильтры - это резервуары, заполненные твердым материалом (шлаком, щебнем, гравием), через который фильтруется сточная вода. Для повышения степени аэрации в боковых стенках снизу делают воздухопроницаемые каналы. На дренажное дно насыпают снизу слой грубого гравия или шлака, затем слой гравия или шлака меньшего размера и сверху - слой мелкого гравия. С помощью специальных приспособлений (спринклеров) сточная вода разбрызгивается по всей поверхности биофильтра. Под воздействием кислорода воздуха, проходящего через загрузочный материал, происходит окисление растворенных в воде органических веществ. Через некоторое время на поверхности фильтрующего материала образуется биологическая пленка. Она в значительном количестве задерживает органические вещества, микроорганизмы-пожиратели (инфузории, жгутики и др.), которые почти полностью освобождают воду от других микроорганизмов, в том числе и патогенных. С биологических фильтров вода поступает во вторичные отстойники. После очистки вода становится прозрачной, почти без запаха и органических веществ.
Более эффективным, чем биофильтр, является аерофильтр. Он имеет большую высоту фильтрующего слоя и устройство для усиления вентиляции фильтра. Сточная вода поступает сверху, а воздух подается снизу. Такое обогащение кислородом ускоряет процесс окисления и позволяет пропускать больший объем воды по сравнению с биофильтром.
Аэротенк представляет собой длинный железобетонный резервуар глубиной 3-6 м, без загрузочного материала. Здесь окисление органических веществ происходит в водной среде с участием активного ила, заселенного большим количеством микроорганизмов-доминерализаторов. Они играют главную роль в окислении органических веществ. В аэротенк по воздуховодах, расположенных в нижней части резервуара, с помощью компрессоров под давлением подают воздух, который сквозь пористые пластинки поступает в воду. Пройдя аэротенк, органические вещества окисляются, а сточная вода направляется во вторичный отстойник для удаления активного ила, повторно используется в аэротенках.
После этого вода приобретает высокую прозрачность, но содержит еще большое количество микроорганизмов. Обеззараживание воды производится путем хлорирования газообразным хлором или хлорной известью. Очищенная и обеззараженная вода перед спуском в отрытые водоемы поступает в биологические пруды, где освобождается от хлора и насыщается кислородом.
Сточные воды можно очищать также естественным путем на полях фильтрации и полях орошения.
