Аеробно биологично пречистване на отпадни води

Същността на биологичното пречистване на отпадни води в аеробни условия се състои в използването на хетерогенна популация от микроорганизми, които консумират многокомпонентен субстрат. В качеството на субстрат, който служи за храна на микроорганизмите, се явява органиката от отпадните води. Микроорганизмите имат способността да усвояват най-разнообразни вещества като източник на енергия и хранителни компоненти, като част от органичните вещества се окисляват, а друга се трансформира в биомаса. В естествени условия микроорганизмите съществуват под формата на асоциации, представляващи смес от бактерии и първаци. В тази смес могат да се идентифицират различни бактерии, които могат да се обединят в три основни групи: въглеродоокисляващи флокулообразуващи бактерии , нишковидни въглеродоокисляващи бактерии и бактерии нитрификатори. В резултат на обменните процеси с околната среда и вътреклетъчния метаболизъм се осъществява растеж, развитие и размножаване.Върху кинетичната крива на растеж могат да се разграничат шест участъка, представляващи шест фази на развитие, всяка от които се характеризира с индивидуални условия за съществуване на бактериалната култура и различни параметри на растежа й.

За пречистване на отпадни води се използват главно фазите на експоненциален растеж и линейно нарастване, тъй като през този период се извършва консумация на субстрата.Най-общо процесът на разграждане на органичните вещества протича в две фази: въглеродна и дишане. През първата фаза се разлагат органичните съединения, съдържащи въглерод. След изчерпване на въглерода като източник на храна настъпва втората фаза. Дишането е окислителен процес, при който се отделя енергия, която от своя страна се използва за синтез на клетъчен материал. При отсъствие на подходящ субстрат енергията може да бъде получена от окисление на вътреклетъчния материал или т.нар. самоокисление. В процеса на самоокисление клетката се разрушава.Водата в съприкосновение с въздуха съдържа кислород в равновесна концентрация, която зависи от атмосферното налягане, температурата и съдържанието на разтворените във водата органични и неорганични вещества, способни да свържат кислорода (да се окисляват). Колкото по-високи стойности за разтворен кислород имат повърхностните води, толкова по-добра е водата в санитарно-хигиенно отношение.

Най-разпространеният показател, оценяващ концентрацията на органичните вещества в отпадните води е показателят БПК5 (биологична потребност от кислород).Той се равнява на количеството разтворен кислород, който се изразходва за биохимичното окисление на единица обем отпадни води при 200 за 5 дни.За по-пълно оценяване на качеството на отпадните води се използва показателя ХПК (химична потребност от кислород). ХПК е количеството кислород, необходимо за пълно окисляване на всички органични и неорганични вещества съдържащи се в отпадните води при използване на окислител калиев бихромат. Разликата между БПК и ХПК е, че докато ХПК отразява наличието и разлагането на неорганични и органични примеси по чисто химичен път в отпадните води, БПК отразява разлагането на органичните примеси по биохимичен път с помощта на аеробни микроорганизми.Отношението БПК/ХПК е важен показател при избор на метод на пречистване. Ако БПК/ХПК > 0.5 трябва да се приеме биологичен начин на пречистване, а ако БПК/ХПК < 0.5 се прилагат физикохимични методи за пречистване.

Много често се счита, че множеството видове бактерии, присъстващи в сложната биоценоза, са най-важни за пречиствателния процес и ролята на другите микроорганизми се игнорира.

По-нови изследвания са показали, че силно влияние върху качеството на пречистването на отпадни води оказват хищните първаци и поради това при по-реалистичното описание на тези процеси трябва да се отчитат взаимоотношенията "хищник-жертва" между първаците и бактериите.