Разложение высокомолеку­лярных веществ происходит двумя пу­тями. В первом случае в распаде на каждой его стадии участвует кислород воз­духа. Этот процесс называют также аэробным разложением. Аэробные, т. е. совершающиеся лишь в присутствии кис­лорода, процессы поддерживаются фер­ментами, выделяемыми живыми клетка­ми.

Это сложные органические вещества белкового типа, образующиеся в расти­тельных и животных клетках. Они имеют решающее значение для обмена веществ, происходящего у всех живых организ­мов. Их присутствие значительно уско­ряет химические преобразования и спо­собствует скорейшему установлению со­стояния равновесия.

Существует целый ряд ферментов, активно участвующих в процессах разложения высокомолекуляр­ных органических соединений, какими, например, являются белки, жиры и угле­воды. При аэробном процессе распада происходит присоединение кислорода к продуктам распада. Этот процесс назы­вают также окислением. Процессы разло­жения и окисления продолжаются до тех пор, пока весь углерод не превра­тится в двуокись углерода, водород—в воду, а азот — в нитраты. При аэробном разложении постоянно потребляется кислород. Как мы уже видели, биохи­мическая потребность в кислороде служит показателем степени загрязнения сточных вод органическими веществами.

Аэробные процессы разложения широ­ко распространены в природе. Они по­стоянно протекают в водоемах, содер­жащих растворенный кислород, или в хорошо аэрируемых и населенных жи­выми организмами почвах. При круго­вороте органической материи продукты распада вновь оказываются исходными веществами для образования высших соединений.

В противоположность только что опи­санным процессам существует другой путь распада крупных молекул органических веществ на более мелкие части­цы — анаэробное разложение. Он совер­шается лишь в отсутствие кислорода воздуха. Этот процесс известен также под названием «гниение». В нем принимают участие живые организмы. Однако в то время как в процессе аэробного разло­жения участвуют многие виды организ­мов, процессы гниения осуществляются лишь определенными видами бактерий. При поступлении воздуха в достаточном количестве бактерии гниения подавля­ются другими организмами, поглощающи­ми кислород. Лишь когда эти организмы из-за недостатка кислорода погибают, могут размножаться анаэробные бак­терии.

Конечные продукты процессов гниения не похожи на продукты, обра­зующиеся при аэробном разложении. При гниении происходит процесс восста­новления. При этом наряду с твердыми соединениями в качестве конечных про­дуктов образуются различные газы, такие, как метан, углекислый газ, аммиак и се­роводород. В конечном счете обра­зующиеся вследствие анаэробного разло­жения частицы высокомолекулярных орга­нических соединений вновь используются для синтеза новых белков, жиров и уг­леводов с помощью растений. Таким образом, мы видим, что и при протека­нии распада по второму пути кругово­рот органической материи в природе снова замыкается.

Если сточные воды отводятся в водоем или в населенную живыми организмами почву, то упомянутые процессы проис­ходят естественным путем. Живые ор­ганизмы, отыскивающие себе питание в загрязненных сточных водах, имеются по­всеместно. С увеличением количества питательных веществ их число быстро возрастает, а при израсходовании запа­сов питания . они отмирают. Поскольку сброс сточных вод в водоемы происходит не однократно, а, как правило, носит регулярный характер, то можно считать, что микроорганизмы, находящиеся в наших водоемах, всегда обеспечены не­обходимыми питательными веществами.

После того как загрязнения сточных вод подвергнутся разложению и расщепле­нию в результате многообразных физических, химических и биологических про­цессов, они постепенно уносятся вниз от места выпуска сточных вод. Мы на­зываем этот процесс самоочищением во­доема. Другими словами, самоочищение воды в реке или озере представляет со­бой возврат воды в естественное, перво­начальное состояние, которое было на­рушено в результате сброса в нее сточ­ных вод.