Біохімічні (біологічні) методи застосовують для очищення господарсько-побутових і промислових стічних вод від багатьох розчинених органічних і деяких неорганічних (сірководень, сульфіди, аміак, нітрити) речовин. Процес очищення заснований на здатності мікроорганізмів використовувати ці речовини для живлення в процесі життєдіяльності, оскільки органічні речовини для мікроорганізмів є джерелом вуглецю. Біохімічне окислення Контактуючи з органічними речовинами, мікроорганізми частково руйнують їх, перетворюючи в воду діоксид вуглецю, нітрит· і сульфат-іони та ін. Інша частина речовини йде на утворення біомаси. Руйнування органічних речовин називають біохімічним окисленням. Біохімічне окислення здійснюється співтовариством мікроорганізмів (біоценозом), що включають безліч різноманітних бактерій, найпростіших і ряд більш високоорганізованих організмів- водоростей, грибів і т. д., зв'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабиоз, симбіоз і антагонізм). Чільна роль у цьому співтоваристві належить бактеріям, число яких варіює від клітин на 1 г сухої біологічної маси (біомаси). Число родів бактерій може досягати , число видів - декількох десятків і навіть сотень. Співтовариство мікроорганізмів представлено одними бактеріями в тому випадку, якщо очистку проводять в анаеробних умовах (відсутність розчиненого у воді кисню). У виробничих стічних водах зустрічається до 30 видів Bacterium. Ці бактерії засвоюють нафту, парафіни, нафтени, феноли та інші сполуки. Серед бактерій в очисних спорудах співіснують гетеротрофи і автотрофы, причому переважне розвиток та чи інша група отримує в залежності від умов роботи системи. Ці дві групи бактерій розрізняються по своєму відношенню до джерела вуглецевого живлення. Гетеротрофи використовують в якості джерела вуглецю готові органічні речовини і переробляють їх для отримання енергії і біосинтезу клітини. Автотрофные організми споживають для синтезу клітини неорганічний вуглець, а отримують енергію за рахунок фотосинтезу, використовуючи енергію світла, або хемосинтезу шляхом окислення деяких неорганічних сполук (наприклад, аміаку, нітритів, солей двовалентного заліза, сірководню, елементарної сірки та ін). Мікроорганізми здатні окислювати багато органічні речовини, але для цього потрібен різний час адаптації. Легко окислюються бензойна кислота, етиловий і аміловий спирти, гліколі, хлоргидриды, ацетон, гліцерин, анілін, складні ефіри. Речовини, що знаходяться в стічних водах в колоїдному або дрібнодисперсному стані, окислюються з меншою швидкістю, ніж речовини, розчинені у воді. Стічні води, що направляється на біохімічну очистку, характеризуються величиною ВПК і ГПК. ВПК - біохімічна потреба в кисні, або кількість кисню, використаного при біохімічних процесах окиснення органічних речовин (не включаючи процеси нітрифікації) за певний час інкубації проби(2, 5, 8, 10, 20 добу), мг O 2 /мг речовини. Наприклад, БПК 5 - біохімічна потреба в кисні за п'ять діб; БПК п - повна біохімічна потреба в кисні до розпочато процесів нітрифікації, тобто до появи нітритів у кількості 0,1 мг/л (приблизно 20 добу), мг O 2 /мг речовини; ГПК - хімічна потреба в кисні, певна бихроматным методом, тобто кількість кисню, еквівалентний кількості витраченого окислювача, необхідного для окислення всіх відновників, що містяться у воді, мг Ог/мг речовини. Біохімічною активністю мікроорганізмів називають біохімічну діяльність, пов'язану з руйнуванням органічних забруднень стічних вод. Можливість біохімічного окислення (біодеградацію стічних вод) характеризується біохімічним показником, тобто відношенням ΒΠΚ полн /ΧΠΚ. Його значення коливається в широких межах для різних груп стічних вод: промислові стічні води мають низький біохімічний показник (0,05...0,3), побутові стічні води - понад 0,5. При відношенні (БСК/ХСК) 100% = 50% речовини піддаються біохімічному окисленню. При цьому необхідно, щоб стічні води не містять і отруйних речовин і домішок солей важких металів. Біохімічний показник необхідний для розрахунку та експлуатації споруд для очищення стічних вод. Для можливості подачі стічних вод на біохімічну очистку встановлюють максимальні концентрації токсичних речовин, які не впливають на процеси біохімічного окислення (МК 6 ) і на роботу очисних споруд (МК б.про.з. ). Для неорганічних речовин, які практично не піддаються біохімічному окисленню, також встановлюють максимальні концентрації, при перевищенні яких воду можна піддавати біохімічної очищення. Оптимальною температурою для аеробних процесів, що відбуваються в очисних спорудах, вважається °С, при цьому біоценоз при інших сприятливих умовах представлений найбільш різноманітними і добре розвиненими мікроорганізмами. Мікроорганізми, які добре розвиваються при оптимальних температурах і зберігають свою життєздатність при коливаннях температур в значних діапазонах. Концентрація водневих іонів суттєво впливає на розвиток мікроорганізмів. Значна частина бактерій розвивається найкраще в середовищі нейтральною або близькою до неї, проте є види, що добре розвиваються в кислому середовищі з рн (гриби, дріжджі) або, навпаки, в слабколужному середовищі (актиноміцети). Біологічне очищення найбільш ефективна, якщо значення pH не виходить за межі 5...9, оптимальною вважається середовище з рн 6,5...7,5. Відхилення pH за межі зменшує швидкість розвитку. Для нормального процесу синтезу клітинного речовини, а отже, і для ефективного процесу очищення стічної води в середовищі повинна бути достатня концентрація всіх основних елементів живлення - органічного вуглецю (БПК), азоту, фосфору. Крім основних елементів складу клітки (З, Ν, О, Н) для її побудови необхідні в незначній кількості і інші компоненти. Достатність елементів живлення для бактерій у стічних водах визначається співвідношенням БПК : N : Р (азот амонійних солей або білковий і фосфор у вигляді розчинених фосфатів). Токсичною дією на біологічні процеси можуть мати органічні і неорганічні речовини. Токсична дія може бути і микробостатическим, якщо затримуються ріст і розвиток мікроорганізмів, і вбиває (микробоцидным). Більшість речовин проявляє ту чи іншу дію залежно від концентрації їх в очищуваній суміші Біохімічне очищення стічних вод Біологічне очищення стічних вод здійснюють для видалення розчинœених і колоїдних органічних речовин у процесі їх окислення або відновлення за допомогою мікроорганізмів, здатних в ході своєї життєдіяльності здійснювати їх мінералізацію. Вона може відбуватися у природних і штучних умовах. Споруди біологічного очищення у природних умовах підрозділяють на фільтрацйні (поля зрошування і поля фільтрації) і об'ємні (біологічні ставки і окислювальні канали). У спорудах першого типу стічна вода фільтрується через грунт, що містить аеробні бактерії, одержуючи кисень з повітря, у других - стічна вода протікає через водоймище, яке заселœене аеробними мікроорганізмами і куди кисень надходить за рахунок реаерації або механічної аерації. У штучних умовахзастосовують біо- і аерофільтри, аеротенки, компактні установки з механічним аеруванням. Очищення стічних вод в цих спорудах здійснюється ефективніше, оскільки в них штучним шляхом забезпечують сприятливіші умови для життєдіяльності мікроорганізмів (в основному за рахунок більшого надходження кисню повітря). Суть процесу біологічного очищення стічних вод полягає в тому, що при фільтрації через грунт або зернисте завантаження органічні забруднення стічних вод затримуються на ній, утворюючи біологічну плівку, заселœену великою кількістю мікроорганізмів. Плівка адсорбує колоїдні і розчинœені речовини, дрібну суспензію, вони за допомогою аеробних бактерій у присутності кисню повітря переводяться в мінеральні сполуки. Атмосферне повітря добре проникає у грунт на глибину 0,2-0,3 м, де й відбувається найбільш інтенсивне біохімічне окислення. Біологічними фільтрами називають водоочисні споруди, де відбувається біохімічне очищення стічних вод при їх фільтруванні через зернисте завантаження, поверхня зерен якої обростає біологічною плівкою, заселœеною аеробними бактеріями і нижчими організмами, які здійснюють окислення адсорбованих органічних забруднень стічних вод. Аеротенки є спорудами біологічного очищення стічних вод, окислення органічних забруднень, в яких відбувається за рахунок життєдіяльності аеробних мікроорганізмів, створюючих скупчення - активний мул. Частина органічної речовини в аеротенку окислюється, а інша забезпечує приріст бактерійної маси активного мула. Після аеротенків очищена стічна вода відстоюється у вторинному відстійнику, де від неї відділяється активний мул, що повертається назад в цикл очищення. Цей мул називається циркуляційним активним мулом. У процесі окислення органічних речовин розмножуються аеробні мікроорганізми і кількість активного мула зростає, тому частину мулу – надлишковий активний мул - направляють на мулові майданчики для зневоднення або на переробку в метантенки (заздалегідь треба зменшити вологість мулу в мулозгущувачах). чищення стічних вод - це руйнування або видалення забруднюючих домішок і знищення в них хвороботворних мікробів. Сьогодні використовують два основні шляхи очищення: Очищення в штучних умовах (на спеціально створених спорудах, установках); В природних умовах (на полях зрошення, фільтрації, біологічних ставках тощо). Останнім часом застосовують комбінацію таких методів. Для визначення необхідного ступеня очищення стічних вод перед їх випуском