Основная причина загрязнения водных ресурсов – аварийный или технологический сброс в водоёмы промышленными, бытовыми и транспортными предприятиями неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод.

Факторами, характеризующими способы очистки, являются используемые на очистку ресурсы, поступающая вода, требуемое качество сточных вод, методы и оборудование, применяемые при очистке, производительность труда, качество продукции и издержки производства.

Для оценки методов очистки сточных вод применяются следующие показатели: коэффициент очистки сточных вод, экономичность процесса, производительность, эффективность, экономический ущерб.

При выборе оптимального метода для каждого конкретного производства за рубежом руководствуются, как правило, такими критериями:
эффективность очистки от загрязнителей, характерных для данного производства;
токсичность загрязнителей, характерных для данного производства;
область рационального применения каждого метода;
экономические показатели.

В зависимости от типа процессов, протекающих в очистных сооружениях, различают механическую, физико-химическую и биологическую очистку сточных вод. При необходимости воды подвергают доочистке. Перед сбросом в водоёмы сточные воды должны обеззараживаться с целью уничтожения болезнетворных микроорганизмов.

Механическая очистка предназначена для задержания нерастворимых примесей (результат – до 60%). К сооружениям для механической очистки относятся решётки и сита (крупные примеси), песколовки (минеральные примеси и песок), отстойники (медленно осе дающие и плавающие примеси) и фильтры (мелкие нерастворённые примеси). Специфические примеси удаляются с помощью жироловок, нефтеловушек, смолоуловителей и др. Механическая очистка – предварительная ступень перед биологической очисткой.

Фильтрование – процесс, основанный на разделении системы газ – жидкая фаза с помощью пористого материала (пористые, тканевые, зернистые фильтры).

Коагуляция – процесс укрупнения частиц до образования хлопьев с их последующим осаждением и фильтрованием. В качестве коагулянтов используют сернокислый алюминий Al2(SO4)3, хлорное железо FeCl3, сернокислое железо Fe2(SO4)3, известь СаСО3.

Магнитный метод – изменение траектории движения частиц в системе посредством магнитного поля и их последующее отделение.

Нейтрализация – химические реакции с применением кислот или/и оснований, приводящие в общем виде к образованию соли и воды.

Озонирование – обеззараживание посредством О3 .

Сорбция – поглощение твёрдым телом или жидкостью какого-либо вещества. Адсорбция – поглощение вещества из жидкой среды поверхностным слоем адсорбента. Абсорбция – поглощение вещества из жидкой среды всей массой другого вещества (абсорбента). Хемосорбция – поглощение вещества поверхностью какого-либо тела в результате образования химической связи между молекулами.

Флотация – процесс разделения мелких твёрдых частиц, основанный на различии их в смачиваемости водой. Основана на образовании комплексов «частица – воздушные пузырьки», которые всплывают и могут быть удалены с поверхности в виде пенного слоя.

Хлорирование – обеззараживание воды путём обработки газообразным хлором, хлорной известью или другими хлорсодержащими соединениями. Применяется также для обесцвечивания и дезодорации воды.

Эвапорация – процесс извлечения компонентов смеси путём её выпаривания.

Перегонка – метод основан на разделении и удалении через открытую жидкую поверхность соединений, имеющих разную температуру кипения.

Экстракция – способ разделения и извлечения компонентов смеси п утём их перевода из одной жидкой фазы в другую, содержащую экстрагент (вещество, способное избирательно извлекать отдельные компоненты из смесей).

Ионный обмен – улавливание катионов и анионов химических соединений естественными материалами или синтетическими смолами с последующей регенерацией последних и получением уловленных продуктов.

Биологическая очистка основана на использовании микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности разрушают органические соединения, т. е. их минерализуют. Микроорганизмы используют органические вещества в качестве источника питательных веществ и энергии.

Поля фильтрации – земельные участки, разделённые на секции, по которым равномерно распределяется сточная вода, фильтрующаяся через поры грунта. Профильтрованная вода по дренажным трубам и канавам возвращается в водоём. На поверхности почвы образуется биологическая плёнка из аэробных микроорганизмов, минерализующих органику. О 2 может проникать на глубину до 30 см; глубже минерализация осуществляется за счёт анаэробных микроорганизмов.

Биологические пруды – искусственные неглубокие водоёмы, в которых протекают естественные биохимические процессы самоочищения воды в аэробных и анаэробных условиях. Используются как для первичной биологической очистки, так и для доочистки сточных вод. Насыщение в оды О2 происходит вследствие естественной атмосферной аэрации и фотосинтеза.

Биофильтры – сооружения, состоящие из резервуаров с фильтрующим материалом, дренажем и устройством распределения воды, в которых создаются условия для интенсификации естественных биохимических процессов.

Аэротенк – резервуар, в который поступают сточная вода после механической очистки, активный ил и непрерывно воздух. Хлопья ила представляют собой биоценоз аэробных микроорганизмов – минерализаторов (бактерий, простейших, червей и др.).

Обеззараживание – заключительный этап обработки сточных вод перед сбросом в водоём. Наиболее распространённый способ – дезинфекция путём хлорирования газообразным хлором Cl2 или хлорной известью.

Обработка осадков производится с целью снижения их влажности и объёма, обеззараживания и подготовки к утилизации. Задерживающиеся на решётках грубые отбросы вывозят на свалки или после дробления направляют в специальные сооружения. Песок из песколовок поступает на песковые площадки для обезвоживания, а затем используется по назначению. Для обработки осадков из отстойников используют самостоятельную группу сооружений: иловые площадки, метантенки, аэробные стабилиз аторы, установки для обезвоживания и сушки.

Метантенки – герметически закрытые резервуары, где анаэробные бактерии в термофильных условиях (30 – 43 С) сбраживают осадок из первичных и вторичных отстойников. В процессе брожения выделяются газы: СН4, Н2, СО2, NH3 и др., использующиеся затем для различных целей. Осадки из метантенков, имеющие влажность 97 %, обезвоживают на иловых площадках или вакуум-фильтрах и центрифугах. В результате осадок уменьшается в объёме в 7 – 15 раз и имеет влажность 50 – 80 %.

Аэробная стабилизация – резервуарный процесс минерализации аэробными микроорганизмами органической части осадков при постоянной продувке воздухом.