Биологические методы очистки сточных вод, например станция биологической очистки, в основном основаны на окислении органических загрязнителей, содержащихся в сточных водах. Аэробные бактерии играют наиболее важную роль в этом процессе. Процесс очистки в аэробных условиях включает адсорбцию органических, растворенных или коллоидных примесей, содержащихся в сточных водах, на поверхности микроорганизмов. Эти микроорганизмы встречаются в виде скоплений бактерий, простейших и высших организмов в виде активного ила. Часть примесей, удерживаемых из сточных вод, окисляется, в результате чего образуются вода и углекислый газ, остальная часть ассимилируется и используется для увеличения биомассы микроорганизмов. Затем часть или все синтезированное живое вещество самоокисляется. Биологическая очистка сточных вод проводится с участием ферментов, выделяемых микроорганизмами, которые активно участвуют в процессе очистки. Наиболее важными продуктами окислительных процессов являются ангидриды угольной, азотной и серной кислот. Поскольку сточные воды содержат достаточное количество основных соединений, ангидриды этих кислот образуют растворимые соли: карбонаты, нитраты и сульфаты. Только часть углекислого газа остается в растворе или выходит из него. Во время биологической очистки сточных вод большинство органических загрязнителей разрушаются. Оставшееся количество органического вещества в виде активного ила попадает во вторичные отстойники, откуда оно частично рециркулируется в процесс, частично сбрасывается в виде избыточного ила. Биогенные соединения азота и фосфора, содержащиеся в сточных водах, используются в процессах биологической очистки. Анаэробное биоразложение часто используется для разрушения органических осадков сточных вод и концентрированных органических промышленных сточных вод. Этот метод известен как анаэробная или метановая ферментация. В процесс ферментации вовлечена очень разнообразная группа микроорганизмов, способных жить в анаэробных условиях.
Водная система имеет набор устройств, обеспечивающих биологическую очистку сточных вод. Для очистки использовали биологический метод с использованием мембранного реактора. Сточные воды, поступающие в устройство, аэрируются сжатым воздухом в первом резервуаре. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах и поставляемом кислороде, вызывают развитие специфического биоценоза активного ила, превращая примеси в простые химические соединения.
Аэрированные сточные воды вместе с активным илом затем поступают во вторую камеру, снабженную пакетом ультрафильтрационных плоских мембран, которые отделяют суспензию от очищенной воды. Установленный насос создает внутри мембран вакуум, заставляющий поток воды. Суспензия на внешней стороне мембран сгущается и рециркулирует в первую камеру устройства с помощью насоса. Чтобы устранить закупорку поверхности мембраны суспензией, приводящей к снижению эффективности процесса, мембраны периодически промывают очищенной водой, подаваемой под давлением внутрь мембран. Поскольку биомасса увеличивается за счет загрязнения, часть его в виде избыточного ила направляется в канализацию.
Устройства характеризуются высокой эффективностью очистки сточных вод от органических соединений, измеряемых по показателям кислорода, удаления азотных соединений, взвешенных веществ и удаления воды из загрязняющих ее микроорганизмов: бактерий и вирусов.
