На численні підземним артеріями течуть день і ніч побутові стоки на міські очисні споруди.
До побутових (фекальних) стічних вод відносяться стоки, які надходять в каналізацію з кухонь і туалетних кімнат, лазень, пралень, після миття підлог, а також з побутових приміщень промислових підприємств.
Методи очищення побутових стічних вод підрозділяються на механічні та біологічні.
Складний багатоступінчастий шлях очищення і відродження води на очисних спорудах починається з приймальної камери, потім різні механічні споруди проціджують її, звільняючи від бруду, сміття, шкідливих домішок. При механічному очищенні стічних вод відбувається поділ їх рідкої і твердої фаз. Для цієї мети застосовуються решітки, решітки-дробарки, пісколовки, різні відстійники і т.д. Механічне очищення служить попередньою стадією перед біологічним очищенням, так як, очищаючи воду, всі ці решітки, пісколовки і інші механізми не можуть її оживити. Ця вода мертва, в ній немає ні солей, ні мікроорганізмів, ні інших необхідних компонентів.
Воді повертають життя мікроорганізми, знайомі нам по шкільному підручнику зоології - інфузорії-туфельки, коловертки і ін. Так званий "активний мул", в якому містяться всі ці мікроорганізми і який є основним механізмом біологічного очищення рідкої частини стічних вод. В результаті життєдіяльності мікроорганізмів відбувається окислення або відновлення органічних речовин, що знаходяться в стічних водах у вигляді тонких суспензій, колоїдів і в розчині, і є для мікроорганізмів джерелом живлення, в результаті чого і відбувається очищення стічних вод від органічних забруднень.
Споруди для біологічного очищення можуть бути розділені на два типи:
Споруди, в яких очищення відбувається в умовах, близьких до природних (природна біологічна очистка);
Споруди, в яких очищення відбувається в штучно створених умовах (штучна біологічна очистка).
Природна біологічна очистка стічних вод здійснюється на полях фільтрації, полях зрошення, в біологічних ставках тощо (Див. Рисунок Г.4).
Для штучної біологічної очистки застосовують спеціальні споруди: аеротенки, біофільтри, аерофільтри. У цих спорудах очищення протікає більш інтенсивно, ніж на полях зрошення, полях фільтрації, і ставках, тому що штучним шляхом створюються кращі умови для активної життєдіяльності мікроорганізмів.
Біологічні фільтри - споруди, в яких стічна вода фільтрується через завантажувальний матеріал, покритий біологічної плівкою, утвореної колоніями мікроорганізмів. В якості завантажувального матеріалу використовують гравій, керамзит, шлак, крупний пісок, щебінь, а також решітки, кільця, пакети з полімерних матеріалів. Просочуючись через завантаження біофільтра, стічні води залишають на ній нерозчинені домішки, які не осіли в первинних відстійниках, а також колоїдні і розчинені органічні речовини, сорбіруємості біологічної плівкою. Біоплівка має вигляд слизових обростань товщиною 1 - 3 мм і більше. Колір її змінюється зі зміною складу стічних вод від сірувато-жовтого до темно-коричневого. Густо заселяють біоплівку мікроорганізми окислюють органічні речовини і звідси ж беруть енергію для своєї життєдіяльності. Частина органічних речовин мікроорганізми використовують для збільшення своєї біомаси. Таким чином, зі стічної води віддаляються органічні речовини і, в той же час, збільшується маса активної біологічної плівки в тілі біофільтра. Відпрацьована і омертвевшая плівка змивається протікає стічною водою і виноситься з тіла біофільтра. Необхідний для біохімічного процесу кисень повітря надходить в товщу завантаження шляхом природної і штучної вентиляції фільтра.
Аеротенки - довгі залізобетонні резервуари прямокутного перетину, в яких повільно рухається суміш активного мулу і стічної води. Для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів в аеротенк безперервно надходить повітря, який не тільки є джерелом кисню, а й підтримує активний мул в підвішеному стані. Вода тут чорна від пластівців мулу, бурхливо "кипить" насичена киснем з повітродувної станції. Вона, здається ще брудніше і чорніше, ніж була в приймальній камері, але саме тут, в аеротенках, відбувається метаморфоза пожвавлення. Видимі тільки в мікроскоп істоти, для життєдіяльності яких потрібен кисень, розкладають шкідливі домішки, з'їдають все те, що не вдалося витягти з води при механічному очищенню.
Після аеротенків або біофільтрів очищені від органічних домішок стічні води надходять у вторинні відстійники, які служать для затримання активного мулу або біологічної плівки, що надходять разом зі стоками.
У вторинних відстійниках пластівці мулу легко осідають, чиста жива вода біжить в річку, а мул знову прямує "на роботу".
Концентрація різних речовин в стічних водах постійно змінюється, що ускладнює акліматизацію мікроорганізмів. Деякі шкідливі речовини активний мул взагалі не здатний розкласти, і вони транзитом проходять у водойму. А в разі залпового скиду в каналізацію великої кількості токсичних домішок мікроорганізми можуть взагалі загинути, і станція біологічного очищення на кілька місяців вийде з ладу.
Ось чому, щоб не занапастити біологічну очистку, не створювати аварійних ситуацій в роботі міської каналізації, для промислових підприємств розроблені спеціальні норми вмісту шкідливих речовин у стічних водах. Специфічні забруднення повинні бути схоплені на локальних очисних спорудах підприємств, а в міську каналізацію повинні надходити стоки, відповідатимуть вказаним нормам.
У зв'язку з тим, що стічні води будь-якого населеного пункту містять патогенні мікроби, їх необхідно у всіх випадках застосування штучної біологічної очистки знезаражувати. У практиці очищення стічних вод знезараження (дезінфекція) здійснюється тими ж прийомами і засобами, що і при очищенні природних вод. Найбільш часто застосовують хлорування води або озонування. Хлорування стічної рідини проводиться в спеціальних контактних резервуарах, які влаштовуються за типом горизонтальних і вертикальних відстійників. Тривалість контакту хлору з рідиною - не менше 30 хвилин. Якщо в стічної рідини міститься не менше 1,5 мг / дм3 залишкового активного хлору, то вона може вважатися обеззараженной.
При очищенні стічних вод утворюється осад внаслідок випадання нерозчинених речовин в первинних відстійниках. Крім того, в результаті біологічного очищення утворюється велика кількість осаду, який виділяється у вторинних відстійниках. Осад складається з твердих речовин, сильно розбавлених водою. У сирому стані при очищенні побутових стічних вод цей осад має неприємний запах і є небезпечним в санітарному відношенні, так як містить величезну кількість бактерій, в тому числі і хвороботворних. Для зменшення органічних речовин в осаді і надання йому кращих санітарних показників осад піддають дії анаеробних мікроорганізмів (зброджування) і аеробного стабілізації мулу в відповідних спорудах. До анаеробним споруд відносяться двоярусні відстійники освітлювачі - перегнівателі, метантенки. Аеробне стабілізацію можна проводити одночасно для суміші з осаду первинного відстійника і надлишкового активного мулу. Ефективність процесу визначається його тривалістю, температурою, інтенсивністю аерації, а також залежить від складу і властивостей окисляемого осаду. Стабілізований осад піддають коагуляції, використовуючи в якості коагулянтів сульфати заліза, алюмінію, хлорид заліза, вапно. Цей процес зміни структури осаду і поліпшення його водоотдающіх властивостей називається кондиціонуванням, яке можна проводити, також використовуючи теплову обробку, заморожування з подальшим розморожуванням, електрокоагуляцію. Вологість кондиціонованого осаду знижується з 92 - 94 до 70 - 75%, подальше зневоднення опадів виробляють на мулових майданчиках - обвалованих з усіх боків ділянках землі.
Зневоднені опади стічних вод можуть використовуватися в якості органічних добрив, якщо не містять важких металів або інших токсичних речовин.
Загальна схема станції очистки побутових стічних вод приведена на рисунку Г.5.