Работа автономных систем очистки основана на использовании натуральных процессов. Здесь культуры бактерий и микроорганизмов перерабатывают органические отходы в почвенный продукт или в продукты, пригодные для естественной утилизации. Натуральные процессы, протекающие в автономных системах, в отличие от централизованных очистных предприятий, требуют значительно меньших затрат на их создание, меньше энергии и управляющих воздействий для обеспечения их работы [119].

Они более выгодными и доступны для малой группы застройщиков. На выходе подобных систем получают полезный продукт – удобрение и почву, пригодные для ведения сельскохозяйственной деятельности. Таким образом система очистки может становиться элементом естественных биоценозов. Кроме того, подобные системы более безопасны по сравнению с централизованными системами.

Для лучшей очистки стоков и вторичного использования воды в оборудованных автономными системами домах их разделяют на “серые” и “чёрные” стоки. “Серая” вода получается на выходе раковин, ванн, прачечных. Она может быть очищена сравнительно легко по сравнению с “чёрной” водой и использоваться затем для технических нужд. “Черная” вода поступает из туалетов и направляется на глубокую биологическую очистку, во время которой может перерабатываться в почвенный субстрат. Доочистка стоков может осуществляться на биоботанических площадках, располагающихся вблизи от жилого дома. Например, в США сертифицированы биоботанические площадки для естественной очистки стоков, пригодные и в городах. Здесь на фитоплощадке площадью 200 м² перерабатываются стоки, поступающие от 8 человек. Можно здесь же выращивать фруктовые деревья, дающие повышенный урожай [61].

Есть примеры организации использования “серой” воды по замкнутому циклу. В этом случае удаётся удовлетворить потребности жителей в технической воде и общее водопотребление может быть снижено ещё в 2 раза: со 145 л до 75 л на человека в день [119]. Подобные установки работают по принципу “живая машина”. Одна из них действует в Ганновере, в Стэндсунском центре экотехнологий с 1991 г. Здесь, в частности, очистка стоков от 30-40 человек проходит через 9 стадий [40]:

1.      Разложение органики;
2.      Биологическая фильтрация, обеззараживание;
3.      Культура фитопланктона (используется солнечный свет);
4.      Культура зоопланктона;
5.      Бассейн по выращиванию рыб (карпы) и тропических растений (папоротники и т. д.);
6.      Выращивание томатов на гидропонике;
7.      Аэрация воды на “водяной лесенке”;
8.      Биопруд, в котором разводятся благородные породы рыб;
9.      Заросли ивняка и фильтрация через почву.

Специалисты, разрабатывающие подобные альтернативные системы, характеризуют распространенные способы удаления стоков следующим образом:  “канализация, – это система, которая за наши деньги избавляет нас же от необходимых органических ресурсов”. В данном же случае эти органические ресурсы не выбрасываются, но извлекаются из стоков с пользой для человека и природы. Подобная система, работающая по замкнутому циклу, обеспечивает технической водой жилой квартал в Колдинге, Германия.
 
В данном случае это уже не экспериментальная установка, а система, работающая на жителей многих домов. Здесь “серая” вода также проходит через несколько ступеней очистки и на каждой из них из неё извлекается дополнительная польза: в специальной теплице выращиваются сельскохозяйственные культуры, в бассейне разводятся карпы. В конце цикла очистки воду облучают ультрафиолетовыми лучами и озонируют, после чего она удовлетворяет весьма жёстким требованиям стандарта на воду для бытовых нужд. Очищенная вода поступает для нового использования. В данном случае на практике установлено, что при количестве пользователей более 130-145 человек, установки по рециклингу “серой” воды становятся экономически эффективными.

Другой пример – посёлок Вэлдкуэл (Нидерланды), в котором живёт 400 жителей. Здесь используются системы самоподдерживающегося водоснабжения и водоочистки. Вода обходится жителям в данном случае в 2 раза дешевле, чем в окрестных поселениях с централизованными системами [119].