Методи та спорудження біологічного очищення
Природні методи: ґрунтове очищення на полях фільтрації (зрошення) та очищення в біологічних ставках.
Біологічна очистка на полях зрошення полягає в тому, що при проходженні стоків через шар грунту в останній адсорбуються зважені і колоїдні речовини, що утворюють мікробіологічну плівку. Ця плівка окислює затримані органічні речовини та мінералізує їх. Такі поля оснащені системою споруд, що підводять, розподільних і відводять. Найпростіший варіант поля зрошення для очищення непромислових стоків описаний у [6]. Неочищені стоки міста Емітсберга (США) спочатку надходять у ставок, де осідає сміття та найбільші частки. Це - первинна очистка, характерна практично для всіх методів біоочищення. Часто замість ставка використовуються великі баки, звані первинними відстійниками. Потім стоки подаються на поля з орним шаром близько 30 см. Тут вирощується канарковий - кормовий злак, що активно поглинає з ґрунту азот та інші біогени. Глинисте водонепроникне підґрунтя утворює плавний ухил у напрямку від зрошувальної труби: стічні води просочуються крізь орний шар і стікають у дренажну канаву з іншого боку поля. У міру проходження стоків крізь грунт біоценоз, що мешкає в ній (див. малюнок 2.8) розкладає і засвоює органічні відходи і збагачує грунт біогенами. Канарковий поглинає поживні елементи, тому вода на виході поля дуже чиста і майже позбавлена їх. Цю воду використовують для поливу кормових культур, канарковий скошують і згодовують худобі. Таким чином, біогени здійснюють повний кругообіг, потрапляючи зі стічних вод у траву, в м'ясо тварин, в людину, потім знову в стоки та в ґрунт.
Біологічні ставки- штучні водойми з використанням природних процесів -застосовуються для очищення промислових та комунальних стоків. Тут культивують біоценози, аналогічні розглянутим для випадку полів зрошення. Розрізняють біологічні ставки з природною та штучною аерацією. Остання дозволяє значно зменшити необхідну площу ставків.
Біологічна очистка стічних воду штучних спорудахпроводитьсяу біологічних фільтрах, аеротенках та окситенках.
У біофільтрахстічна вода з відстійників (первинних) розбризкується і стікає струмками по шару щебеню, гравію і т.п. завантажувального фільтроматеріалу, товщина якого може досягати 2 ... 3 м. При розбризкуванні стічна вода збагачується киснем. Як і в природних струмках, у цих умовах функціонує складна екосистема з бактерій, найпростіших, дрібних хробаків та інших мікро- та макроорганізмів, прикріплених до елементів фільтроматеріалу. Вони “виїдають” з води, що протікає, органічна речовина, включаючи патогенів. Випадково змиті з біофільтрів організми усуваються у вторинних відстійниках. У біофільтрах стічні води втрачають до 90% органічних речовин. Інтенсивність біоокислення органічної речовини в біофільтрі підвищується при подачі стисненого повітря через фільтр у протилежному напрямку фільтруванню.
Аеротенкиявляють собою, по суті, відстійники, в які поміщають активний мул - суміш мікро-і макроорганізмів - детри-тофагів, тобто пожирачі неживої органічної речовини, що утворюють специфічний водний біоценоз (рисунок 2.8) з водою органічною речовиною, біологічно неокислюваними розчиненими речовинами та біологічно неокислюваною частиною клітинної речовини. У міру руху води по аеротенку вона інтенсивно аерується стисненим повітрям, тобто створюється ідеальне середовище для розвитку зазначенихорганізмів.
Окситенки- модифікація аеротенків, в які замість стиснутого повітря надходить газоподібний кисень, що призводить до інтенсифікації процесів окислення.
Стічна вода після аеро-і окситенків направляється у вторинні відстійники, осад якого - той же активний мул, який знову направляють в аераційний резервуар. Надлишки активного мулу разом з мулом - сирцем (осадом і грубодисперсною речовиною, що спливла в первинному відстійнику) направляють на переробку - зброджування або компостування. В результаті отримують метан та якісне добриво (гумус) для сільськогосподарських полів та газонів.
До трьох останніх десятиліть гострої необхідності в додатковій очистці стічних вод після вторинної (після вторинних відстійників) не відчувалося [6]. Воду дезінфікували хлоркою і скидали в природні водоймища. Однак з розвитком евтрофізації все більш значущою стає проблема введення ще одного етапу очищення - доочищення, що усуває біогени. Наприклад, фосфати можна усунути, додавши у воду вапно (іони кальцію). Утворюється нерозчинний фосфат кальцію, який можна видалити фільтруванням. Якщо надлишок фосфату є головною причиною евтрофізації, цього вже достатньо.
При відповідному доочищенні можна домогтися того, що одержується вода, придатна для пиття. В найближчому майбутньому доведеться все частіше вирішувати питання про те, чи виправдано направлення такої води в мережу муніципального водопостачання. Якщо питання нестачі води загостриться (п.п. 2.3, 2.4), то, мабуть, відповідь все частіше буде позитивною. Багато хто з нас бліднуть від думки про подібне вторинне використання стічних вод, зокрема, міських каналізаційних стоків. Проте, найімовірніше, з цим доведеться змиритися: адже й у природі у разі вода робитьколообіг. Тим часом підходяща доочитська може забезпечити воду набагато кращої якості, ніж одержувана з багатьох річок та озер, у які скидаються практично неочищені каналізаційні стоки [6].
Перед стічними водами, що пройшли вторинну біоочищення, є альтернативний шлях: на зрошення сільськогосподарських полів та газонів – у випадках, коли це запобігає забору таких же кількостей чистої води з природних водойм.