К синтетическим поверхностно-активным веществам (СПАВ) относятся вещества, способные адсорбироваться на поверхностях раздела фаз (вода-воздух) и понижать их поверхностное натяжение.

СПАВ делятся на четыре класса по свойствам соединений, которые проявляются в воде при растворении:

- анионоактивные (АПАВ) – активной частью молекул является анион. АПАВ ионизируются в водном растворе с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из этого класса наиболее широко распространены соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). АПАВ попадают в сточные воды в результате применения моющих средств, в т.ч. прачечными;

- катионоактивные – активной частью молекул является катион;

- неионогенные (не ионизируются);

- амфотерные (или амфолитные).

Все без исключения СПАВ на очистных сооружениях и в природных средах плохо и медленно разрушаются.

При концентрации СПАВ в воде более 0,3-0,5 мг/дм³ наблюдается интенсивное образование пены на поверхности водоемов, приводящее к нарушению кислородного режима и созданию условий, неблагоприятных для развития флоры и фауны.

На очистных сооружениях присутствие СПАВ в очищаемых сточных водах приводит к образованию пены в аэротенках, увеличению выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников, снижению ферментативной активности ила, сокращению его прироста, а, следовательно, ухудшению качества очистки.

Образующаяся в аэротенках пена может достигать нескольких метров, она разносится ветром, мешает работе обслуживающего персонала и является источником гельминтного заражения.

Кроме того, наличие СПАВ в сточных водах, поступающих на сооружения биологической очистки, ухудшает процесс первичного отстаивания и подавляет процессы переноса кислорода в клетки микроорганизмов активного ила.

По степени биохимического распада СПАВ подразделяются на:

- «биологически мягкие» (биохимически легко окисляемые) – для которых биохимическое окисление в течение 6 часов составляет более 25% по показателю ХПК. В процессе биологической очистки удаляется до 80% «биологически мягких» СПАВ, а их распад происходит от 0,5 суток до нескольких дней (эффективная биохимическая очистка возможна при содержании СПАВ в количестве не более 30 мг/дм³);

- «биологически жесткие» (биохимически трудно окисляемые) – для которых биохимическое окисление в течение 6 часов по показателю ХПК не происходит совсем, либо происходит незначительно. В процессе биологической очистки удаляется не более 40% «биологически жестких» СПАВ, главным образом за счет сорбции активным илом и образования промежуточных продуктов распада (процесс занимает несколько месяцев). При этом, в случае концентрации СПАВ более 10 мг/дм³ - значительно ухудшается степень их очистки, происходит обильное пенообразование на поверхности аэротенков. Оптимальные условия для биохимического окисления СПАВ.

На биологических очистных сооружениях для удаления СПАВ используют две ступени очистки: аэротенки (биофильтры) и биопруды.

Для эффективной работы аэротенков необходимо обеспечить следующие условия:

- поддерживать температуру выше + 10°С;

- поддерживать рН – нейтральную или слабощелочную от 7,0 до 8,5;

- поддерживать высокую дозу активного ила (2-3 г/дм³);

- обеспечивать кислородом все стадии процесса – не менее 2 мг/дм³ в любой точке аэротенка.

Наибольшую эффективность очистки сточных вод от СПАВ показали комбинированные технологические схемы, целенаправленно и многоступенчато использующие ряд различных методов: флотацию, сорбцию, коагуляцию и др.

В некоторых случаях приемлемым является метод фракционирования ПАВ в пену. Метод основан на пенообразующей и адсорбционной способности ПАВ при барботаже исходной сточной воды воздухом, в результате чего ПАВ образуют устойчивый слой пены и удаляются вместе с пузырьками воздуха. Максимальный эффект очистки по ПАВ составляет 70-86%, по ХПК – 67%, БПК – 89%, по взвешенным веществам – 71%.