Сточные воды — основной источник загрязнения водоемов. Они состоят из жидких или разбавленных водой плотных отбросов. Различают хозяйственно-бытовые (фекальные, кухонные, банно-прачечные), производственные (после использования на предприятиях), ливневые (содержащие в основном микрофлору почвы и воздуха) и комбинированные сточные воды. В санитарно-эпидемиологическом отношении наибольшую опасность представляют фекальные стоки и стоки кожевенных, шерстеобрабатывающих предприятий, мясокомбинатов, боен, биофабрик.
В городских сточных водах содержатся физиологические выделения человека, поэтому в них можно обнаружить всю микрофлору желудочно-кишечного тракта, в том числе и патогенную. Кроме возбудителей бактериальных кишечных инфекций и энтеровирусов в сточные воды попадают туберкулезные палочки, яйца гельминтов, многие виды почвенных микроорганизмов: бактерии, бациллы, споры грибов, дрожжей, водоросли. В 1 мл сточных вод содержится более 1 млрд. микроорганизмов. Многие из этих бактерий участвуют в разложении органических веществ сточных вод.
Перед спуском в водоемы все сточные воды должны подвергаться очистке.
В очистных сооружениях органические вещества сточной жидкости минерализуются, и она полностью обезвреживается.
Обезвреживание сточных вод включает три этапа: механическую очистку, биологическую очистку, обеззараживание.
Механическая очистка сточных вод. Ее осуществляют фильтрацией через решетки, на которых задерживаются крупные взвеси и отстаиванием мелкодисперсной взвеси в специальных отстойниках. В отстойники добавляют активный ил и осуществляют аэрацию воздухом, который способствует более интенсивному окислению органических веществ. Активный ил образуется при длительной аэрации сточной жидкости в биофильтрах. В его осадке содержатся миллиарды разнообразных микроорганизмов, сбраживающих сточную жидкость и разлагающих органические вещества. Активный ил состоит из микроорганизмов, участвующих в самоочищении воды, почвы. Аэробные, факультативные и облигатные анаэробные микроорганизмы расщепляют белки, сбраживают углеводы, гидролизуют жиры, разрушают древесину, попавшую в сточные воды. Микроорганизмы расщепляют самые разнообразные органические соединения: фенол, резину, парафин, нефть.
Биологическая очистка сточных вод. Ее осуществляют почвенным методом и на искусственных сооружениях.
При почвенном методе очистки используют поля фильтрации. Вода после предварительного отстаивания или механической очистки в специально устроенной системе прудов распределяется на земельные участки, где она медленно просачивается через почву и на глубине 2 м попадает в дренажные трубы, по которым отводится в реки или другие водоемы. При прохождении через почву сточная вода очищается от взвешенных частиц. Одновременно с этим благодаря жизнедеятельности почвенной микрофлоры в почве протекают окислительные процессы, и в дренажные трубы поступает вода, почти полностью очищенная от органических примесей и микробов.
К искусственным сооружениям относятся биофильтры, аэрофильтры и аэротенки. Биофильтры — это резервуары различных размеров, заполненные загрузочным материалом (шлак, щебень и т. п.). Проходя через фильтр, сточная жидкость освобождается от взвешенных и коллоидных органических веществ вследствие адсорбции их на загрузочном материале. В порах фильтра образуется биологическая пленка, густо заселенная микроорганизмами, которые участвуют в минерализации органических веществ.
Аэрофильтры — сооружения, аналогичные биофильтрам, но с принудительной аэрацией.
Аэротенки — сооружения, в которых очистка осуществляется по принципу открытого водоема, но значительно быстрее. Аэротенки имеют форму вытянутых прямоугольных резервуаров шириной 1,5—2 м, длиной в несколько десятков метров и глубиной 2—4 м. Высокая интенсивность окислительных процессов достигается искусственным насыщением всей толщи воды воздухом, подачей в аэротенк активного ила и энергичным размножением аэробной микрофлоры, играющей основную роль в процессе очистки сточных вод. Сточная жидкость находится в аэротенке от 6 до 12 ч, и сложные органические вещества ее в конечном счете минерализуются, превращаясь в сульфаты, фосфаты, нитраты, углекислый газ и воду.
Многие очистные системы не гарантируют полной очистки сточных вод от патогенных бактерий и вирусов. Поэтому заключительным этапом обработки сточных вод является их обеззараживание хлорированием. Для этого используют газообразный хлор или хлорную известь (в виде 1—2%-ного раствора). Обеззараживание считается надежным, если после 1—2-часового контакта хлора с водой в ней обнаружено 0,5—1 мг/л остаточного хлора.