Сточные воды подвергают очистке различными способами: механической; химической; механохимической; физико-химической, биохимической (или биологической).
Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для механической очистки используют:
а) решетки - для улавливания крупных загрязнений (тряпья, мочал, бумаги и др.);
б) песколовки - для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.);
в) отстойники - для очистки от взвешенных веществ.
Под действием силы тяжести одни частицы (удельный вес которых больше удельного веса воды) выпадают в осадок, а другие (удельный вес которых меньше удельного веса воды) - жиры, масла, нефть - всплывают на поверхность. Осадок и всплывшие загрязнения удаляют из сооружений и направляют на обработку. Решетки, песколовки и отстойники применяют для очистки бытовых сточных вод, а для очистки производственных сточных вод используют:
г) жироловки,
д) нефтеловушки,
е) маслоотделители,
ж) для очистки от взвешенных веществ, имеющих большой удельный вес (минеральные загрязнения), применяют гидроциклоны,
з) для очистки от мелкодисперсных взвешенных веществ используют тканевые, сетчатые или песчаные фильтры.
Химическая очистка заключается в выделении из сточных вод загрязнений путем проведения реакций между ними и вводимыми в воду реагентами. Такими реакциями являются реакции окисления и восстановления, реакции образования соединений, выпадающих в осадок, и реакции, сопровождающиеся газовыделением.
Механохимическую очистку применяют для выделения из вод нерастворенных загрязнений. Сущность ее состоит в том, что в воду добавляют коагулянты, которые способствуют удалению из нее загрязнений в процессе ее механической очистки.
К физико-химическим методам очистки относятся: сорбция, экстракция, коагуляция, флотация, электролиз, ионный обмен, кристаллизация и др.
Экстракция - процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов).
Коагуляция - особенно желательна в тех случаях, когда осветляемую жидкость необходимо отделить от устойчивой взвеси весьма мелких или коллоидных частиц, поэтому для ускорения отстаивания часто укрепляют частицы дисперсной фазы, вызывая их коагуляцию под действием некоторых веществ.
Ионный обмен - процесс, в котором осуществляется избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из растворов.
Биохимическая очистка (биологическая) заключается в окислении остающихся в воде после механической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Такая очистка может происходить:
1) в условиях, близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды);
2) в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки).
Поля орошения и поля фильтрации представляют собой специально подготовленные земельные участки, которые периодически заливаются сточными водами. В верхнем слое земли образуется микробиальная жизнь, которая минерализует органику.
Очистку сточных вод осуществляют последовательно на ряде очистных сооружений. Механическая и механохимическая очистка сточных вод, как правило, предшествует биологической очистке.
При механической очистке задерживается до 70% нерастворенных загрязнений. После прохождения через решетки, песколовки, жироуловители (если есть необходимость) сточные воды попадают на отстойники, где осаждаются нерастворенные взвешенные вещества.
Отстойники бывают: вертикальные, горизонтальные; радиальные.
Осадок от сточных вод, накапливающийся в отстойниках, имеет неприятный запах и опасен в санитарном отношении. Поэтому производят дальнейшую обработку осадков путем устройства сооружений для их перегнивания. Существует несколько разновидностей сооружений для обработки осадков: септики (гнилостные резервуары), двухъярусные отстойники, метантенки.
Септики устраивают обычно для небольших объемов осадков; они представляют собой подземные резервуары, где одновременно происходит отстаивание сточных вод и перегнивание осадков. Двухъярусные отстойники применяют на станциях большей производительности (8 -10 тыс.м3/сут) сточной жидкости. Для ускорения перегнивания осадков устраивают метантенки, где осадок подогревается острым паром (в анаэробных условиях).
Для обезвоживания осадков устраивают иловые площадки, представляющие собой ровные земельные участки с дренирующим слоем.
Для устранения бактериального загрязнения сточных вод производят их биологическую очистку путем устройства полей орошения, полей фильтрации, биологических паров и биофильтров.
При биологической очистке устранить полностью бактериальные загрязнения сточных вод не представляется возможным, поэтому сточные воды подлежат дезинфекции, которая производится хлором (до 10 г на 1 м3 сточной жидкости с продолжительностью контакта до 30 минут).
Биохимическая очистка на биофильтрах осуществляется аэробными микроорганизмами, которые периодически отмирают и выносятся с очищенной водой. Для ее улавливания применяют вторичные отстойники, осадок из которых направляют в метантенки (при сбраживании осадка в метантенках образуется газ, состоящий в основном из метана).
Очистные станции располагают ниже по течению рек относительно канализуемых объектов. Санитарно-защитные зоны (разрывы) между очистными сооружениями и жилыми кварталами или пищевыми предприятиями должны быть:
а) не менее 200-300 м - при расходе до 5 тыс. м3/сут;
б) 300-500 м - при расходе 5-50 тыс .м3/сут;
в) 500-1000 м - при расходе 50-500 тыс.м3/сут.
Состав сооружений принимают в зависимости от производительности очистных станций и требуемой степени очистки сточных вод, которая, в свою очередь, зависит от расхода воды в реке, расстояния до населенного места или промышленного предприятия, расположенного ниже по течению очистных сооружений и т.д.
В пределах очистных станций располагается ряд вспомогательных зданий: химической и бактериологической лабораторий, административное, мастерские и т.п.