Очистка хозяйственных сточных вод в очистных системах обычно происходит за счет прохождения физических, химических и биологических процессов. Типичная система очистки сточных вод состоит из стадий предварительной, первичной, вторичной и, порой, третичной очистки.

Принцип работы большинства сооружений предшествующей и первичной очистки основан на использовании физических (механических) процессов и поэтому разновидности данных систем принципиально не отличаются между собой по величине капитальных и эксплуатационных затрат. В свою очередь системы вторичной очистки можно разделить на две принципиально разные группы: традиционные (высокотехнологичные) и альтернативные (близкие к естественным), которые существенно отличаются стоимостью сооружения и эксплуатации.

Вторичная очистка заключается в удалении остаточных взвешенных веществ, растворенных органических соединений и биогенных элементов из сточных вод, и происходит благодаря процессам микробной трансформации и ассимиляции.

Это биологический процесс, прохождение которого обеспечивают бактерии, археи и грибы, развитие которых искусственно стимулируют в специальных емкостях или устроенных в почве углублениях, которые могут быть оборудованы средствами для перемешивания, аэрации или дополнительными поверхностями для иммобилизации и развития биомассы.

Вторичная очистка хозяйственных сточных вод

Основные традиционные (высокотехнологичные) биотехнологии, которые могут быть применены для вторичной очистки сточных вод:

• аэробные системы с взвешенными микроорганизмами, также известные как системы с активным илом (аэрационные бассейны с рециркуляцией ила — аэротенки; реакторы циклического действия — SBR; мембранные биореакторы — MBR; циркуляционные окислительные каналы — oxidation ditches);
• аэробные системы с иммобилизированными микроорганизмами (капельные биофильтры — TF; дисковые биофильтры — RBC).

Альтернативные (близкие к естественным) биотехнологии, которые могут быть применены для вторичной очистки сточных вод:

• биологические пруды — waste stabilization ponds;
• аэрационные пруды — aerated ponds (lagoons);
• биоинженерные пруды — constructed wetlands.

Альтернативные методы

Среди традиционных технологий очистки сточных вод одной из  наиболее распространенных является технология очистки в аэротенках.

Аэротенки — это, как правило, прямоугольные многокамерные реакторы, содержащие высокие концентрации аэробных микроорганизмов в виде взвешенных флокул (активный ил) и оборудованы системой непрерывной аэрации и рециркуляции ила. В аэротенках с продленной аэрацией развиваются бактерии, которые способны эффективно устранять органические вещества, а также окислять аммонийный азот до нитратов.

Для полного устранения азота из сточных вод после нитрификации необходимо обеспечить прохождение анаэробной денитрификации путем установления дополнительных емкостей или создания специальных зон в существующих.

Устранение фосфора можно обеспечить путем химического осаждения или микробной ассимиляции.

Широко распространены в мировой практике водоочистки также однореакторные системы очистки по технологии активного ила — реакторы циклического действия (Sequencing Batch Reactors) и мембранные биореакторы (Membrane Bioreactors), а также проточные реакторы замкнутой формы — циркуляционные окислительные каналы (Oxidation Ditches).

К другому типу сооружений очистки относят системы с иммобилизованной биомассой (биопленкой). К этому типу принадлежат капельные биофильтры (Trickling Filters) и дисковые биофильтры (Rotating Biological Contactors).

Капельные биофильтры — это, как правило, цилиндрические емкости, заполненные природным или искусственным материалом с большой удельной площадью поверхности, на котором развиваются аэробные и анаэробные микроорганизмы и который орошается сточными водами. Дисковые биофильтры состоят из серии вращающихся круглых дисков (диаметром до 3 м), размещенных вертикально на горизонтальном вале и погруженных (на 35-40%) в лоток со сточными водами.