Биологические методы очистки сточных вод основываются на работе микроорганизмов, таких как бактерии, дрожжи и водоросли. Они используются для разложения органических веществ в загрязненной жидкости. Микробы и простейшие перерабатывают органику, превращая ее в углекислый газ, воду и биомассу. Такой подход считается одним из самых эффективных и экологически безопасных способов очистки сточных вод.
Есть два метода очистки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков: искусственный и естественный. Малые объемы стоков могут быть очищены в природных условиях, но в современных реалиях загрязненные воды нуждаются в дополнительной обработке.
Естественная очистка воды в природе
В естественной среде существуют те же методы очистки, что и при искусственном очищении сточных вод. Так, физические методы – это процессы перемешивания, разбавления и растворения загрязнений, на данные процессы влияет скорость течения реки. Нерастворимые вещества выпадают на дно осадком – этот процесс называется отстаиванием. Химические методы – это окисление органических и неорганических веществ и насыщение воды кислородом воздуха. Обеззараживание воды протекает благодаря ультрафиолетовому излучению солнца. Биологический метод предполагает разложение органических веществ до простых элементов посредством жизнедеятельности микроорганизмов.
Самоочистка водоемов в природе состоит из трех протекающих одна за другой стадий, так называемых зон сапробности.
Дадим определение: сапробность – набор физиологических и биохимических свойств организма, позволяющих ему находиться в воде с определенным комплексом органических веществ, т. е. с определенной степенью загрязнения.
Зоны сапробоности
- Полисапробные зоны – здесь наблюдается сильное загрязнение, высокая концентрация органических веществ, нет кислорода и присутствуют анаэробные бактерии в большом количестве (более 1 млн на 1 мл воды)
- Мезосапробные зоны – это умеренное загрязнение. Здесь происходит нитрификация, органических веществ значительно меньше, есть кислород. Микроорганизмы присутствуют как анаэробного, так и аэробного типа (от 100 тыс. на 1 мл воды)
- Олигосапробные зоны – чистая вода: практически нет органических веществ, кислород в достаточном количестве, число аэробных бактерий невелико (менее 1 тыс. на 2 мл воды)
Болезнетворные бактерии и грибы, которые находятся в полисапробных зонах, как правило, умирают в мезосапробных и почти полностью отсутствуют в олигосапробных зонах.
Применение методов биологической очистки базируются на разложении органических загрязнителей, содержащихся в стоках, элементами активного ила (бактериями и простейшими микроорганизмами), для которых загрязнители являются пищей. Процесс состоит в создании условий для протекания процессов разложения сложных химических соединений на простейшие элементы, в идеале на кислород (О2), азот (N), углекислый газ (СО2) и т. п.