Методы физической очистки включают отделение и извлечение нерастворимых взвешенных загрязнителей (включая нефтяные пленки и капли масла) из сточных вод посредством физических процессов. Эти методы можно разделить на гравитационное разделение, центробежное разделение и фильтрацию. Гравитационное разделение включает в себя осаждение и флотацию (воздушную флотацию) с использованием такого оборудования, как песколовки, отстойники, маслоотделители, воздушные флотационные емкости и их вспомогательные устройства. Центробежное разделение само по себе представляет собой установку очистки, в которой используются центрифуги и гидроциклоны. Фильтрация включает в себя удержание на сетке и фильтрацию; в первом используются сетки и решетки, а во втором — песочные фильтры и машины для микрофильтрации. К физической обработке также относятся методы очистки, основанные на принципах теплообмена, включая испарение и кристаллизацию.
Одним из методов удаления органических веществ из сточных вод является адсорбция активированным углем. Обработку активированным углем можно использовать в сочетании с процессом обработки активным илом с использованием порошкообразного активированного угля. Порошкообразный активированный уголь адсорбирует токсичные для микроорганизмов вещества и в конечном итоге собирается вместе с осадком. Наиболее существенным риском использования активированного угля при очистке сточных вод является возможность того, что разложившийся активированный уголь останется в воде на неопределенный срок.
Методы химической очистки. Эти методы отделяют и удаляют растворенные или коллоидные загрязнители из сточных вод или преобразуют их в безвредные вещества посредством химических реакций и массообмена. Установки химической обработки, основанные на химических реакциях, включают коагуляцию, нейтрализацию и окислительно--восстановление; в то время как агрегаты, основанные на массопереносе, включают экстракцию, десорбцию, десорбцию, ионообмен, электродиализ и обратный осмос. Последние два вместе известны как технология мембранного разделения. Установки, использующие массообмен, включают в себя как химические, так и связанные с ними физические процессы, поэтому их можно отделить от методов химической обработки и классифицировать как физико-химические методы.
Методы биологической очистки. Эти методы используют метаболические процессы микроорганизмов для преобразования органических загрязнителей в растворенном, коллоидном и мелкодисперсном состояниях в сточных водах в стабильные, безвредные вещества. В зависимости от задействованных микроорганизмов методы биологической очистки можно разделить на аэробную биологическую очистку и анаэробную биологическую очистку. Аэробная биологическая очистка широко используется при биологической очистке сточных вод, которую традиционно разделяют на процессы с активным илом и биопленкой. Процесс с активным илом сам по себе представляет собой очистную установку с различными режимами работы. Биопленочные процессы включают биологические фильтры, вращающиеся биологические контакторы, резервуары для биологического контактного окисления и биологические псевдоожиженные слои. Пруды биологического окисления также известны как естественная биологическая очистка. Анаэробная биологическая очистка, также известная как очистка биологическим восстановлением, в основном используется для очистки сточных вод и осадков с высокой-концентрацией органических веществ. Основное используемое оборудование – варочный котел.
Биоконтактное окисление очищает сточные воды путем заполнения биологического реактора упаковочным материалом. Кислородные сточные воды полностью погружают упаковочный материал и проходят через него с определенной скоростью. На упаковочном материале образуется биопленка, обеспечивающая обширный контакт между сточными водами и биопленкой. За счет метаболизма микроорганизмов на биопленке удаляются органические загрязнители и очищаются сточные воды. Наконец, очищенные сточные воды сбрасываются в систему биологической контактно-окислительной очистки и смешиваются с бытовыми сточными водами для дальнейшей очистки, включая хлорирование, перед сбросом в соответствии со стандартами. Биологическое контактное окисление — это процесс биопленки, промежуточный между активным илом и биофильтрами. Его ключевой особенностью является использование насадочного материала внутри резервуара с нижней аэрацией для насыщения сточных вод кислородом и поддержания их потока. Это обеспечивает тщательный контакт между сточными водами и погруженным упаковочным материалом, избегая проблем с неравномерным контактом, типичных для резервуаров биологического контактного окисления. Это аэрационное устройство называется воздуходувной аэрацией.
При микробной обработке топливных элементов используются микроорганизмы, инокулированные внутри топливного элемента, для разложения токсичных веществ, органических веществ и примесей. Обычные микробные топливные элементы можно разделить на одно-и двух-камерные типы.
