Другим условием успешного протекания процесса самоочищения воды является присутствие в воде вредных примесей в слабой концентрации. При наличии большого количества ядовитых соединений происходит гибель всех организмов, в том числе и участвующих в самоочищении воды.

На способности бактерий обезвреживать вредные примеси основано их использование для биологической очистки сточных вод при помощи аэробных биохимических процессов. Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях часто осуществляется на специальных подготовленных участках земли — нолях орошения или полях фильтрации. На полях орошения одновременно с очисткой вод выращивают кормовые сельскохозяйственные культуры или травы (обычно это костер безостый, овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер белый).

Первые поля орошения для очистки бытовых сточных вод появились в XVIII в. в Великобритании под Эдинбургом, а затем в Ашбертоне и Девоне. В 1857 г. в Лондоне была создана специальная комиссия, которая после изучения вопроса о способах очистки сточных вод пришла к заключению, что сбрасывать их в реки, даже очищенными, опасно. Лучше всего орошать сточными водами земледельческие угодья. В почве произойдет очищение воды, и водоемы окажутся чистыми.

В России первые поля орошения появились сначала в Одессе в 1887 г., затем в Киеве (1894 г.) и, наконец, в Москве (1898 г.).

В конце XIX в. стоки использовались для орошения в Германии, Франции, США, Австралии, Южной Африке, Индии.

Поля орошения существуют и в настоящее время. Однако широкого распространения орошение стоками не получило. Этот метод очистки сточных вод до сих пор изучен недостаточно. Между тем состав сточных вод непостоянен и не везде одинаков. Даже в одном и том же населенном пункте он меняется с течением времени. Кроме того, многие опасаются, что орошение сточными водами приведет к накоплению вредных веществ в продуктах питания, будет способствовать распространению инфекционных заболеваний.

В последние годы интерес к очистке воды путем орошения резко повысился. Это связано главным образом с нехваткой воды. Очистка сточных вод путем орошения привлекает к себе тем, что содержащиеся в них питательные вещества (азот, фосфор, микроэлементы) будут использоваться растениями. Кроме того, удастся получить на орошаемых землях гарантированные высокие урожаи. В экспериментах, проведенных в ГДР и ПНР, в результате орошения полей сточными водами урожай кормовых культур и трав значительно увеличился. Расчеты и практический опыт показывают, что уже за 3–4 года окупаются затраты на создание систем орошения сточными водами и хозяйства начинают получать прибыль. Наконец, очень важным представляется и то, что будет исключена опасность загрязнения водоемов этими стоками. Напомним, что это был один из основных аргументов специальной английской комиссии по изучению способов очистки сточных вод, которая работала еще в середине прошлого столетия.

В 1973 г. в пос. Купавна под Москвой был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт по сельскохозяйственному использованию сточных вод. Исследования, проведенные в этом институте, позволили установить, что на поля можно направлять стоки от предприятий пищевой промышленности (сахарных, пивоваренных, дрожжевых заводов), а также некоторых текстильных фабрик. Токсикологические анализы на лабораторных животных показали, что на поле, орошаемом сточными водами тонкосуконной фабрики, вырастают вполне доброкачественные корма. Необходимо лишь соблюдать определенные санитарно-гигиенические требования (например, косить траву не раньше, чем через две недели после прекращения полива). Из скошенных трав можно готовить витаминизированную травяную муку.

В связи со строительством крупных животноводческих комплексов остро встал вопрос, куда девать так называемые «навозсодержащие стоки», образующиеся в громадных количествах. Для их хранения созданы специальные резервуары, возведены дамбы. Однако это едва ли лучший способ их употребления. Дело в том, что в случае разрушения дамб «навозсодержащие стоки» оказываются в водоемах, вызывая сильное загрязнение окружающей среды, массовую гибель рыбы и других водных организмов. Между тем «навозсодержащие стоки» содержат ценные вещества, необходимые для роста растений. В Белгородской области стоки от животноводческих комплексов стали использовать для полива земледельческих полей орошения. На орошаемых полях кормовые травы, свекла и кукуруза дают урожай в 2–3 раза больший, чем на богарных землях. Кроме того, сократился расход на орошение чистой воды, а также минеральных удобрений.

На отведенных для полей фильтрации и орошения участках создается оросительная сеть каналов, по которым подаются сточные воды. Очистка от загрязнений происходит в процессе фильтрации вод через почву. Слой почвы в 80 см обеспечивает достаточно надежную очистку.

В Польше, ГДР и ФРГ бытовые сточные воды используются для орошения полей, лугов и лесов.

Кроме полей орошения для очистки сточных вод в естественных условиях используют биологические пруды. Они представляют собой неглубокие земляные резервуары, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов. Обычно биологические пруды располагаются сериями на разных уровнях, благодаря чему вода из верхнего пруда самотеком направляется в нижерасположенные.

В процессе самоочищения водоемов большое значение придается одноклеточным водорослям, которые обладают антибактериальными свойствами и способны к детоксикации вредных органических и неорганических веществ. В связи с этим внесение в пруды определенных водорослей интенсифицирует процесс очистки воды от органических загрязнителей, улучшает их кислородный режим, уменьшает численность сапрофитных микроорганизмов.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях проводится в специальных сооружениях — биофильтрах или аэротенках. Биофильтрами называются сооружения, в которых биологическая очистка сточных вод осуществляется путем их фильтрации через слой крупнозернистого материала. Поверхность зерен покрывается биологической пленкой, заселенной аэробными микроорганизмами. В биофильтрах процесс очистки сточных вод протекает значительно интенсивнее, чем на полях орошения или полях фильтрации.