Биологическая очистка хозяйственно-бытовых и близких по составу промышленных сточных вод является на сегодняшний день самым экономичным и распространенным методом по удалению органических и некоторых химических загрязнений.

Биологическая очистка стоков ведется с помощью активного ила, который является биоценозом состоящим из множества бактерий и простейших организмов. Поступающая на очистные сооружения органика и биогенные элементы (азот, фосфор) являются питательной средой для размножения активного ила.

По составу биоценоз можно разделить условно на две группы микроорганизмов: аэробные и анаэробные. Аэробные микроорганизмы поглощают кислород в процессе жизнедеятельности, а анаэробные, напротив, развиваются лучше в среде с его пониженным содержанием. Но в обоих случаях перемешивание активного ила необходимо во избежание его залегания на дне и гибели. Насыщение очищаемой воды кислородом и перемешивание в анаэробных зонах с успехом осуществляется грамотно спроектированными системами аэрации и перемешивания.

На очистных сооружениях в зонах с минимальным содержанием кислорода (денитрификаторах) возможны различные варианты перемешивания в зависимости от геометрии самих зон и производительности станций.

В небольших и средних станциях очистки применяют системы перемешивания с крупнопузырчатой аэрацией, т.к. она минимально увеличивает концентрацию кислорода и оптимальна по экономическим затратам.

На средних и крупных очистных сооружениях применяют перемешивающие устройства различных типов, т.к. предварительная механическая очистка там (в отличие от мелких станций) обеспечивает минимальное количество крупных загрязнений в очищаемом стоке.

Также возможны комбинированные системы сочетающие как механические мешалки, так и крупнопузырчатую аэрацию с малой интенсивностью.

В зонах с повышенным содержанием кислорода (нитрификаторах), как правило, применяют системы мелкопузырчатой аэрации тарельчатого или трубного типа. Тарельчатые аэраторы при этом имеют существенное преимущество, т.к. их конструкция обеспечивает схлопывание резиновой мембраны при отключении подачи воздуха, что не дает попадать осадку внутрь системы и забивать ее. Т.е. данный тип аэраторов позволяет дольше функционировать всей системе без ее выхода из строя.

Активный ил отделенный после основной биологической очистки во вторичных отстойниках необходимо направлять на рециркуляцию. Для этого из конусов отстойников его откачивают и распределяют в нужные точки. Откачка производится, как правило, эрлифтами (воздушными насосами), которые работают с помощью сжатого воздуха из общей системы. Осадок (активный ил) из конусов поднимается вверх и далее направляется по безнапорной системе в зоны денитрификации и нитрификации.

Также для откачки ила из отстойников используют погружные и горизонтальные насосы, но этот вариант дороже, кроме того насосы разбивают хлопья ила, что сказывается на качестве биологической очистки.

Для качественной биологической очистки важны точки подачи сырого стока и циркулирующего активного ила. Система с простой подачей в голову сооружений не может обеспечить качественного окисления органики и прохождения полной реакции по азоту, поэтому для достижения максимального эффекта очистки стоков в зонах биологической очистки применяют схему подачи сточных вод и ила в несколько точек денитрификаторов и нитрификаторов. Это позволяет добиться полного окисления и снижает объемы зон доочистки, что ведет к сокращению и площадей и затрат на станцию в целом.