Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

7.1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОКОВ 
Использование и получение огромного количества продуктов в раз-
личных сферах человеческой деятельности сопровождается образованием 
сточных вод, загрязненных разнообразными органическими и неорганиче-
скими, в том числе токсичными, соединениями. Физико-химические пока-
затели состава сточных вод определяются профилем промышленного 
предприятия, вида перерабатываемого сырья, эколого-географическими 
условиями места размещения предприятия. Сбрасываемые в природные 
водоемы стоки существенным образом влияют на качество воды, нару-
шают биологическое равновесие в водоемах, тем самым затрудняют ра-
циональное водопользование, а в отдельных случаях полностью выводят 
водоемы из строя. Сброс неочищенных сточных вод отрицательно сказы-
вается на содержании в воде растворенного кислорода, ее рН, прозрачно-
сти и цветности и т.д. Все это отрицательно влияет на состояние компо-
нентов водной экосистемы, снижает продуктивность и способность водо-
емов к самоочищению. 
Существуют специальные «Правила охраны поверхностных вод от за-
грязнений сточными водами». Данные правила нормируют показатели 
загрязнения в водоеме после смешивания сточных вод с естественными 
водами. Важнейшими из них являются следующие показатели: количество 
растворенного в воде кислорода после смешивания – не менее 4 мг/л; со-
держание взвешенных частиц после спуска стоков не может возрасти бо-
лее чем на 0.25–0.75 мг/л (для водоемов разной категории); минеральный 
осадок не более 1000 мг/л; вода не должна иметь запахов и привкусов, рН 
– в пределах 6.5–8.5; на поверхности не должно быть пленок, плавающих 
пятен; содержание ядовитых веществ – в пределах предельно допустимых 
концентрациях (ПДК) для людей и животных. Запрещается сбрасывать в 
водоемы радиоактивные вещества. 
Органические вещества, попавшие в водоемы, окисляются до СО
2
и Н
2
О 
в пределах способности водоемов к самоочищению. Количество кислорода, 
расходуемое в этих процессах (БПК), определяется концентрацией и спек-
тром присутствующих в воде примесей. Различают БПК
5
(пятидневный), 
БПК
20
(двадцатидневный) и БПК
полн
(полный). БПК
полн
обозначает время, в 
течение которого все вещества стоков окисляются в водоеме полностью до 
конечных продуктов. Сточные воды представляют сложные системы с ком-
плексом веществ, их БПК составляет от 200 до 3000 мг О
2
/л. При сбросе в 
водоем таких сточных вод в неочищенном виде возможно полное расходо-
вание запасов кислорода. Поэтому перед сбросом сточных вод в природные 

---

211 
водоемы их необходимо очищать до такой степени, при которой после сбро-
са БПК остается в пределах санитарных норм. 
Очистка сточных вод – это система методов, вызывающих разрушение 
или удаление из них присутствующих веществ, а также патогенных мик-
роорганизмов. В процессах естественного самоочищения водоемов в 
большинстве случаев поступающие со стоками вещества подвергаются 
разрушению. В ходе этого процесса структура, свойства и концентрации 
веществ изменяются во времени и пространстве. В результате вода приоб-
ретает исходные свойства. Таким образом, водоемы в определенных пре-
делах играют роль природного очистного сооружения. 
Схема проведения очистки сточных вод зависит от многих факторов. 
Она должна предусматривать максимальное использование очищенных 
сточных вод в системах повторного и оборотного водоснабжения пред-
приятий и минимальный сброс сточных вод в естественные водоемы. Для 
очистки стоков применяют несколько типов сооружений: локальные (це-
ховые), общие (заводские) и районные (городские). Локальные очистные 
сооружения предназначены для очистки стоков непосредственно после 
технологических процессов. На локальных очистных сооружениях очи-
щают воды перед направлением их в систему оборотного водоснабжения 
или в общерайонные очистные сооружения. На таких установках обычно 
применяют физико-химические методы очистки (отстаивание, ректифика-
цию, экстракцию, адсорбцию, ионный обмен, огневой метод). 
Общие очистные сооружения включают несколько ступеней очистки: 
первичную (механическую), вторичную (биологическую), третичную (до-
очистку). Районные или общегородские сооружения очищают в основном 
бытовые стоки методами механической и биологической очистки. 
Биологический метод очистки основан на способности микроорганиз-
мов использовать в качестве ростовых субстратов различные соединения, 
входящие в состав сточных вод. Достоинства данного метода заключают-
ся в возможности удаления из стоков широкого спектра органических и 
неорганических веществ, простоте аппаратурного оформления и протека-
ния процесса, относительно невысоких эксплуатационных расходах. Од-
нако для успешной реализации метода необходимы большие капитальные 
вложения для строительства очистных сооружений. В ходе процесса очи-
стки необходимо строго соблюдать технологий режим очистки и учиты-
вать чувствительность микроорганизмов к высоким концентрациям за-
грязнителей. Поэтому перед биоочисткой стоки необходимо разбавлять. 
Для биологической очистки сточных вод применяют два типа процес-
сов: аэробные, в которых микроорганизмы используют для окисления ве-
ществ кислород, и анаэробные, при которых микроорганизмы не имеют 
доступа ни к свободному растворенному кислороду, ни к предпочтитель-
ным акцепторам электронов типа нитрат-ионов. В этих процессах в каче-
стве акцептора электронов микроорганизмы могут использовать углерод 

---

212 
органических веществ. При выборе между аэробными и анаэробными 
процессами предпочтение обычно отдают первым. Аэробные системы 
более надежны, стабильно функционируют; они также больше изучены. 
Анаэробные процессы, существенно уступающие аэробным в скорости 
протекания процесса очистки, имеют ряд преимуществ: 1) масса, образуе-
мого в них активного ила практически на порядок ниже (0.1–0.2) по срав-
нению с аэробными процессами (1.0–1.5 кг/кг удаленного БПК); 2) в них 
существенно ниже энергозатраты на перемешивание; 3) дополнительно 
образуется энергоноситель в виде биогаза. Вместе с тем, анаэробные про-
цессы очистки мало изучены, в силу низких скоростей протекания для них 
требуются дорогостоящие очистные сооружения больших объемов.