Крайне важным критерием степени загрязнённости водоёма веществами органического происхождения является характеристика, называемая биохимической потребностью в кислороде (БПК). Она показывает массу О2 в мг/л либо г/м³, необходимую для того, чтобы окислить органические вещества в единице объёма. В общий объём органики входят как находящаяся в коллоидном и растворённом состояниях, так и нерастворимая, оставшаяся в воде после прохождения отстойника, которым оборудуется каждая канализационная насосная станция. Другими словами, БПК – это количество О2, потребное аэробным бактериям для окисления загрязнений биохимическим путём. Доля нерастворимой органики в общем объёме бытовых сточных вод составляет примерно 30%.
Используется два значения: БПК5 и БПК20 (проба за 5 и 20 суток при +20˚С). Первая величина принимается стандартной для очистных сооружений. Вторая величина в большинстве случаев принимается за полную БПКполн. Расчётным значением БПК20 для бытовой канализации берётся 40 г на 1 человека в сутки.
Концентрация загрязнителей и, соответственно, величина БПК20 обратно пропорциональны норме водоотведения. Например, БПК20 = 400 мг/л при норме 100 л/сутки и 100 мг/л – при 400 л/сутки.
Очистные сооружения необходимо проектировать на основе определения БПКполн. При отсутствии опытных данных для сточных вод после отстоя допускается принять увеличенную на 15% пятисуточную БПК: БПКполн = 1,15БПК5.
Определение БПК проводится при температуре 20˚С. Проба сточной воды разбавляется дистиллированной и по определённой методике добавляются реактивы. Величиной БПК будет разность начального и конечного количества свободного О2 в жидкости, отнесённая к объёму сточной воды.
Через БПК нельзя получить полное количество органических веществ в стоках. Некоторая часть их потребляется биомассой, а какая-то биохимически окислить невозможно. Бо́льшую полноту информации получают по химическому потреблению кислорода (ХПК). Он определяет массу O2, потребную для окисления органики химическим способом.
Для её определения следует кипятить 10 мл пробы, в которую добавляются химические чистые реактивы – иодат калия KIO3 (1-2 г) и концентрированная серная кислота (30 мл). Кипячение продолжают до тех пор, пока выделяются пары иода. В пробе протекают следующие реакции. Из азота и водород органических веществ образуется аммиак. В дальнейшем происходит образование сернокислого аммония из аммиака. Кислород расходуется на окисление элементов, образуя при этом: с водородом – воду, с углеродом – углекислоту, с серой – серный ангидрид. Реагирует кислород, который содержится как в органических веществах, так и в иодате калия. По расходу KIO3 определяют разность между массами кислорода, потребного для окисления S, C и H, и находившегося в органическом содержимом сточной воды.
Величина концентрации загрязнителей определяется характером их образования. Для проекта очистного сооружения принимают данные, указанные в соответствующем разделе СНиП.