Пройдя первые две ступени механической очистки, сточные воды поступают в первичные отстойники, предназначенные для оседания в сточной воде нерастворенных примесей. Конструктивно все первичные отстойники на КОС открытого типа и имеют радиальную форму при различных диаметрах – 33, 40 и 54 метра.
Осветленная сточная вода после первичных отстойников подвергается полной биологической очистке в аэротенках. Аэротенки – открытые железобетонные сооружения прямоугольной формы четырехкоридорного типа. Рабочая глубина аэротенков старого блока составляет 4 м, аэротенков НКОС – 6 м. Биологическая очистка сточных вод осуществляется с помощью активного ила при принудительной подаче воздуха.
Иловая смесь из аэротенков поступает во вторичные отстойники, где происходит процесс отделения активного ила от очищенной воды. Вторичные отстойники конструктивно подобны первичным отстойникам.
Весь объем сточной воды, очищенной на КОС, поступает на сооружения доочистки. Производительность отделения процеживания составляет 3 млн м3 в сутки, что позволяет весь объем биологически очищенной воды пропустить через плоские щелевые сита. Часть воды после процеживания проходит фильтрацию на скорых фильтрах и используется для технических нужд в качестве оборотного водоснабжения.
Начиная с 2012 года все сточные воды, прошедшие полный цикл очистки на Курьяновских очистных сооружениях, подвергаются ультрафиолетовому обеззараживанию перед сбросом в р. Москву (производительность 3 млн.м3 в сутки). Благодаря этому показатели бактериальной загрязненности биологически очищенной воды КОС достигли нормативных значений, что благотворно сказалось на качестве воды р.Москвы и санитарно-эпидемиологическом состоянии акватории в целом.
Осадок, образующийся на различных этапах очистки сточных вод, поступает на единый комплекс по обработке осадка, в состав которого входят:
Обезвоженный осадок вывозится сторонними организациями за пределы территории очистных сооружений в целях обезвреживания/утилизации и/или использования для производства готовой продукции.