Размер современных очистных сооружений, систем и их трубопроводных сетей огромен: в крупных городах они достигают тысяч километров. Очистка сточных вод впервые была произведена в 1889 году в Англии. Сначала для очистки сточных вод использовалась почвенная очистка: стоками поливали поля или фильтровали их через слой грунта. В 1914 году в Англии был построен первый аэротенк — устройство биологической очистки, в котором загрязнения разлагаются бактериями и микроорганизмами.

Аэротенки и сейчас являются основным этапом очистки городских стоков. Но прежде чем попасть в аэротенки, сточные воды проходят несколько этапов механической очистки.

Очистка сточных вод — это достаточно сложный процесс, так как сточные воды несут с собой множество мусора. Чтобы избавить от него стоки, на входе стоят решетки. Первая — крупная, похожая на решетку, отсеивает самый крупный мусор и предохраняет следующие, более нежные решетки от повреждений. Дальше вода поступает на решетки с сеткой 5 мм. Собранный с них мусор сточных вод тут же отводится шнековым механизмом на гидропресс и отправляется на свалку.

Следующий этап очистки — песколовки, продолговатые бетонные емкости, в которых течение воды замедляется и все тяжелые частицы выпадают в осадок. Затем вода подаётся на первичные отстойники, они предназначены для осаждения взвешенной органики. Конструктивно это железобетонные ёмкости (танки) глубиной порядка пяти метров и диаметром около 40 метров. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более лёгкие, чем вода, загрязнения в бункер.

Аэротенк — это устройство биологической очистки стоков, главный и самый сложный этап очистки сточных вод.

Ответственность за очистку воды в аэротенках несёт активный ил — это хлопья, представляющие собой скопление различных микроорганизмов, которые разлагают и окисляют растворённые загрязнения. Его состав весьма разнообразен: главным образом это бактерии, а также простейшие, коловратки, черви, водные грибы, дрожжи.

Стоит отключить подачу воздуха и перемешивание — и он начинает умирать. Да, это так: на частичное восстановление ила после суточного отключения электричества может уйти до трёх месяцев, на полное — около полугода.

Но гибель ила — не единственное последствие отключений электричества: стоки при этом не могут идти по обычной схеме очистки и направляются на аварийные иловые площадки. А при их переполнении начинают сбрасываться напрямую, без очистки.

Помимо растворённой и взвешенной органики из сточных вод необходимо удалять биогенные элементы. К ним относят фосфаты и соединения азота: нитриты, нитраты, аммонийный азот. Попадая в водоёмы, они действуют как удобрения. Их накопление приводит к чрезмерному цветению, а затем и к заморам водоёмов.

Именно с удалением биогенных элементов существуют наибольшие проблемы. Большинство очистных сооружений изначально не проектировалось в расчёте на очистку биогенных элементов. После аэротенков вода поступает во вторичные отстойники, где удаляются остатки активного ила.

Получаемая на выходе из вторичных отстойников вода поступает на доочистку — фильтрацию при помощи мельчайшей сетки в 1,5 мм. Завершающим этапом должна стать дезинфекция, для этого на очистных сооружениях строят цех ультрафиолетового обеззараживания.

Следующим этапом является сброс очищенной воды в водоём.