Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng nhằm mục đích loại bỏ các chất rắn không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Thông thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ. Những công trình xử lý cơ học bao gồm:
- Song chắn rác: nhằm giữ lại các vật thô, như: giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, đá,
gỗ, … ở trước song chắn. Song làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn có Ø = 8 – 10 mm), thanh nọ cách thanh kia 1 khoảng bằng 60 – 100 mm để chắn vật thô và 10 – 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy 1 góc 60 – 750
. Vận tốc dòng chảy thường lấy 0,8 – 1 m/s để tránh lắng cát.
- Lưới lọc: được đặt sau song chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có
kích thước nhỏ hơn, mịn hơn. Các vật thải được giữ lại trên bề mặt lưới lọc, phải cào lấy ra khỏi làm tắc dòng chảy. Trước song chắn rác còn có thể lắp thêm thiết bị nghiền rác để nghiền nhỏ các tạp chất.
- Bể lắng cát: nhằm tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước thải như xỉ than, cát,… ra khỏi nước thải nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công trình xử lý phía sau. Cát từ bể lắng cát được đem đi phơi khô và cát thường được sử dụng lại cho mục đích xây dựng. Bể lắng cát bao gồm những loại sau: bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến và bể lắng cát làm thoáng.
- Bể lắng: để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên trên mặt nước. Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (gọi là cặn) lên công trình xử lý cặn. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng làm các loại sau:
+ Bể lắng đợt 1: được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng tách các chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan.
+ Bể lắng đợt 2: được đặt sau công trình xử lý sinh học, dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi đi ra khỏi nguồn tiếp nhận.
Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến.
- Bể điều hòa: giai đoạn xử lý cơ học NTCN thường có thêm bể điều hòa
để khắc phục các vấn đề nảy sinh do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả xử lý của các công trình phía sau, đảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước xây dựng các thiết bị sau này.
- Lọc cơ học: được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước
nhỏ ra khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các vật liệu lọc, vách ngăn xốp cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại. Vật liệu lọc được sử dụng là cát thạch anh, than cốc hoặc sỏi, than nâu, bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào từng loại nước thải và điều kiện sẵn có của địa phương. Có nhiều dạng lọc như: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi.
- Tuyển nổi, tách dầu mỡ: thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (chủ yếu NTCN), nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với NTSH, khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hòa tan có trong NTSH và giảm đến 20% BOD.
Để tăng hiệu suất công tác của công trình xử lý cơ học, có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ, hiệu quả xử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40 – 50% theo BOD.