Аэробная очистка основана на работе живого сообщества, а не на механическом «выдувании» грязи. Кислород поступает к клеткам, органические соединения служат источником углерода и энергии, часть вещества превращается в биомассу. Система должна поддерживать не только аэрацию, но и условия для роста нужных организмов и отделения образованных твёрдых частиц.[1]
Применяют взвешенный активный ил и прикреплённую биоплёнку, а также их сочетания. В первом случае биомасса находится в объёме воды, во втором растёт на носителе. Общий аэробный принцип не делает эти системы одинаковыми: удержание клеток, подвод кислорода и устойчивость к колебаниям нагрузки устроены по-разному.
Органическая нагрузка и превращения азота
Биологически доступная органика может окисляться сравнительно быстро, тогда как стойкие или плохо доступные соединения сохраняются дольше. Поэтому уменьшение суммарного показателя органической нагрузки не доказывает исчезновения каждого вещества. Частично загрязнитель может перейти в ил, и тогда его дальнейшая судьба зависит от обращения с осадком.
Для нитрификации нужно удержать соответствующие микроорганизмы и обеспечить кислород, температуру и кислотно-основные условия. В руководстве EPA[3][2][1] раздельно рассматриваются потребности окисления углерода и азота. Даже хороший результат по органической нагрузке не гарантирует низкого аммония, если возраст биомассы или условия процесса недостаточны.[2]
Переход аммония в нитрат изменяет форму азота, но сам по себе не выводит весь азот из воды. Для более полного удаления предусматривают дополнительные биологические стадии, а для фосфора — специально организованное биологическое накопление с выводом ила либо химическое осаждение. Поэтому слово «аэробная» описывает условие процесса, а не обещает универсальную очистку.
Кислород, энергия и качество выпуска
Поданный воздух растворяется лишь частично. Перенос зависит от оборудования, глубины, состава воды и состояния диффузоров; аэрация одновременно участвует в перемешивании. EPA отмечает необходимость учитывать эксплуатационные особенности мелкопузырчатых систем. Увеличение расхода воздуха без устранения иной причины сбоя может главным образом увеличить энергопотребление.[3]
В схемах активного ила отделение биомассы имеет такое же практическое значение, как её активность. Вынос хлопьев повышает содержание взвешенных веществ и связанных с ними загрязнений. За биологической стадией при необходимости следуют фильтрация, обеззараживание и иные методы доочистки. Прозрачность воды не является достаточным показателем санитарной безопасности.
Для устойчивой аэробной очистки согласуют поступление органики, подачу кислорода и вывод избыточной биомассы. Контроль включает выпуск воды, расход энергии и дальнейшую обработку осадка.