Большой энциклопедический словарь 1991 года: "СТОЧНЫЕ ВОДЫ, воды, загрязненные бытовыми (хоз., Фекальными) и производственными (пром.) отходами, и атмосферные; удаляются с территорий насел. мест и пром. предприятий системами канализации".
Нас интересуют только бытовые сточные воды, поскольку мы не ставим своей задачей борьбу с промстоками и атмосферными осадками. Бытовые сточные воды, вопреки ложным представлениям, - вовсе не густая фекальная масса. Это - относительно "чистая вода", то есть, именно "вода" - на 97,5-99,9%. Только от 0,1% до 2,5% в ней составляют органические отбросы. А что такое 0,1%? Это килограмм грязи в кубометре воды. По виду бытовые сточные воды - это примерно такая же серая вода, которая остается после мытья не слишком грязного пола.
Если взять на пробу небольшое количество воды из городского канализационного коллектора, то вскоре, после непродолжительного отстоя, на дно выпадет осадок (так называемый плотный остаток). Произошла первичная очистка - осаждение более тяжелых, чем вода, твердых веществ. При этом сточная вода немного светлеет, но не становится совершенно прозрачной. В воде остаются растворенные примеси и коллоидные взвеси. Коллоид - это не раствор, а взвесь. Это смесь воды с частицами примесей, столь мелкими, что на них воздействуют удары броуновского движения молекул воды, препятствуя осаждению.
Таким образом, загрязнения сточных вод состоят из трех частей:
- тяжелых твердых веществ, выпадающих в осадок;
- органических веществ, растворенных в воде;
- коллоидных взвесей.
Примерно 88% взвешенной части примесей - органические вещества, а остальное - неорганические минеральные вещества.
Все органические вещества со временем под воздействием ферментов, выделяемых человеком, начинают разлагаться. Если оставить образец осадка из сточной воды на несколько часов открытым, то он вскоре, по мере испарения воды, превращается в гниющую массу с очень неприятным запахом. Но и "серая" вода над осадком (если ее выделить отдельно) тоже через некоторое время темнеет и начинает издавать резкий запах. Это объясняется тем, что при разложении белковых соединений образуется смесь ядовитых газов - метана и сероводорода. Растворенный в воде сероводород - это серноватистая кислота. Она вступает в химическую реакцию с имеющимися в любой воде ионами железа с образованием сернистого железа, которое и окрашивает воду в черный цвет.
Помимо физико-химических характеристик сточных вод, важно знать их биологические характеристики. В любой сточной воде находятся микроорганизмы и до 30 видов бактерий. По количеству: в 1 м3 сточных вод содержится примерно 4х1016 бактерий. По массе биофлора составляет 0,009% от всего количества сточной воды. И это не мало: на 1 м3 сточной воды приходится 60 г бактерий. Биофлора подразделяется по степени воздействия на человеческий организм: нейтральные, очаговые и опасные. Опасность их заключается в том, что одни и те же бактерии, покинувшие наш организм естественным путем, и не причинявшие нам никаких неудобств, при повторном попадании в организм могут послужить причиной острой и очень опасной инфекции. Существует около пяти видов таких бактерий-паразитов. Смертельно опасны - нитчатые бактерии Leptothrix, Sphaerotilus, Cladothrix, которые активно размножаются при наличии кислорода.
С гигиенической точки зрения, при естественном (нормативном) числе бактерий сточные воды должны считаться сомнительными, а при их увеличении в 1,8 раза - опасными. Каким образом можно вообще определить степень биофлорного загрязнения сточных вод? Для этого имеются специальные методики, основанные именно на знаниях о способности биофлоры разлагать органические вещества. Разложение органики происходит под воздействием ферментов бактерий. Бактерии в самом общем виде можно разделить на аэробные (которым для существования и жизнедеятельности необходим кислород) и анаэробные (которые могут существовать в отсутствие кислорода). Бактерии с помощью выделяемых ими ферментов "пожирают" органические вещества, разлагая их на более простые соединения, вплоть до полного превращения в газы и воду (иногда - токсины). Наглядный пример - получение спирта из сахара путем брожения. Химическая реакция процесса предельно проста, и после уравнивания всех коэффициентов мы получаем прекрасный материальный баланс химических веществ: слева сахар, справа - спирт. Вот только без бактерий этот процесс почему-то не идет. Все это происходит на такой тонкой грани между биологией и химией, что провести четкую границу невозможно.
Способы определения степени биологической очистки сточной воды базируются на том, что аэробным бактериям для существования необходим кислород, как и более сложным организмам. Понятно, что чем больше загрязнена вода, тем больше они поглощают биомассы при своей жизнедеятельности. Измерив количество кислорода, поглощенного водой при заданных условиях за определенное время, можно получить количественную характеристику ее загрязненности. В среднем бытовые сточные воды поглощают при температуре 2 0°С за 5 дней 60 миллиграммов кислорода. Записывается это так: БПК5 = 60. А расшифровывается следующим образом: биохимическая потребность кислорода у сточных вод при пятидневной выдержке равна 60. Разница между БПК полн и БПК5 является оценкой биологического загрязнения сточных вод в канализации объекта.
Для ориентировки: вода в озере Байкал в лучшие времена имела БПК5 = 2-3. Норма для питьевой воды, вытекающей из крана в Москве БПК5 = 3-6.