Při absenci dobře filtrujících půd pro výstavbu filtračních polí nebo zavlažovacích polí lze rybníky využít jako samostatné stavby pro čištění odpadních vod i pro jejich dočištění v kombinaci s jinými čistícími zařízeními.
Jezírka jsou vyrobena z malé hloubky – od 0,5 do 1 m. To umožňuje vytvořit významnou plochu kontaktu mezi vodou a vzduchem a zajistit ohřev celé tloušťky vody a její dobré promíchání. Vytvářejí se tak příznivé podmínky pro masivní rozvoj vodních organismů, zejména planktonních řas, které asimilují živiny a v důsledku procesu syntézy obohacují vodu kyslíkem nezbytným pro oxidaci organických látek.
biologických jezírek poskytují vyšší efekt bakteriálního samočištění než umělá biologická čistírna. Tím se počet E. coli v rybnících snižuje. 95,9 – 99,9 % původního obsahu. Obsah vajíček helmintů ve vodě, která prošla biologickými jezírky, je zanedbatelný.
Přítok odpadních vod a odvod vyčištěné vody z rybníků se provádí rozptýleně.
Aby bylo umožněno úplné vypuštění jezírek, mělo by mít jejich dno mírný sklon směrem k odvodňovacím konstrukcím.
Běžný provoz jezírek nastává za teplého počasí a již při teplotě vody pod 6°C se prudce zhoršuje.
Při dalším poklesu teploty a zejména po vytvoření ledové pokrývky, kdy do vody neproniká kyslík, se proces oxidace organické hmoty téměř úplně zastaví. V tomto období může docházet pouze k zamrzání odpadních vod.
Biologická jezírka se obvykle počítají na základě zatížení hladiny v závislosti na koncentraci škodlivin a teplotních podmínkách.
Rozlišují se tyto typy biologických rybníků: 1) ředicí rybníky (chov ryb); 2) rybníky bez ředění (vícestupňové nebo sériové); 3) rybníky pro čištění odpadních vod.
V prvním případě se odpadní voda po předběžném vyčeření v usazovacích nádržích mísí se sladkou říční vodou v poměru 1:3-1:5 a posílá se do jednostupňových průtočných rybníků, kde probíhá proces oxidace organické hmoty. Zatížení odpadními vodami je 125–300 m3/(ha-den). Velikost každého rybníka je 0,5–7 hektarů. Doba zdržení vody (včetně ředění) je 8-12 dní. Ryby lze chovat v rybnících.
Ve druhém případě je odpadní voda po předběžném usazení odeslána do rybníka bez zředění čistou vodou. Takové biologické rybníky byly poprvé vybudovány z iniciativy prof. S. N. Stroganova na moskevských filtračních polích.
Doba čištění odpadních vod v rybnících tohoto typu je delší než v rybnících prvního typu; Výměna vody trvá až 30 dní. Zatížení odpadními vodami je přibližně stejné jako v ředicích nádržích [v Moskvě 125-150 m3/(ha-den)].
Stavební a provozní náklady na stavbu jezírek bez ředění jsou výrazně nižší než na stavbu jezírek s ředěním.
Pro zajištění správného čištění vody jsou jezírka bez ředění uspořádána do 4-5 stupňů (sériová jezírka), kterými voda postupně prochází. Stupeň čistoty vody se postupně zvyšuje s každým dalším krokem. Rybníky každé etapy mají obvykle plochu 2-2,5 hektaru.
Spodní stupně sériových biologických jezírek bez ředění lze využít pro chov ryb, především kaprů.
Při odchovu ryb v předjaří se do rybníka vypouští 500-2000 plůdků na 1 hektar. Do konce podzimního období je přírůstek ryb až 500-800 kg na 1 hektar. Rybolov probíhá koncem podzimu.
Přítomnost velkého množství živin ve vodě podporuje intenzivní růst řas (okřehku). K boji proti nim je vhodné chovat kachny v rybnících, pro které je okřehek dobrou potravou.
Při výstavbě biologických jezírek jsou pozemky využívány více než při výstavbě zavlažovacích polí nebo filtračních polí. Jezírka lze navíc budovat na půdách, které jsou pro pole nevhodné.
Odpadní voda, která prošla biologickými jezírky, může být použita k zavlažování. V tomto případě lze použít zavlažovací stroje, zavlažování ústí, dlouhé brázdy, kropení a podpovrchové zavlažování.
Pokud místní podmínky vyžadují zvýšené čištění odpadních vod pro jejich dočištění (po umělých čistírnách), doporučuje se vybudovat biologické rybníky třetího typu. Počet stupňů v takových rybnících by měl být: když do nich vstoupí biologicky vyčištěná odpadní voda – 2-3 stupně, když vstoupí usazená odpadní voda – 4-5 stupňů. Zatížení jezírek je třeba zohlednit s ohledem na jejich provzdušňování, které dává 6-7 g kyslíku na 1 m2 jezírka. To stačí k zajištění čištění 100-250 m3/(ha-den) usazených odpadních vod (bez ředění) nebo 4000-5000 m3/(ha-den) biologicky čištěných odpadních vod.
Rybníky určené k čištění odpadních vod lze využít i k chovu ryb. V těchto případech by mělo být zajištěno vybudování dalších malých rybníků s hloubkou alespoň 2,5 m, aby se v nich ryby v zimě zdržovaly.
V poslední době se pro čištění odpadních vod rozšířily rybníky s fotosyntetickými organismy fytoplanktonu, zejména řasou chlorella.
K obsahu knihy: „Skanalizace“
Konstrukce pro čištění nebo dočištění komunálních, průmyslových nebo povrchových odpadních vod oxidací organických a minerálních nečistot vzdušným kyslíkem. Mohou být s přirozeným nebo umělým provzdušňováním. Čistící a dočišťovací biologické rybníky jsou navrženy ze tří až pěti po sobě jdoucích stupňů (sekcí) a minimálně dvou paralelních sekcí s možností vypnutí každého z nich. Komunální odpadní vody po biologickém jezírku by měly být chlorovány. V některých případech, kdy voda v biologickém jezírku kvete, je nutné vodu před ním chlórovat. Každá sekce biologického jezírka musí mít geometrické rozměry, které zajišťují hydraulický režim blízký „ideálnímu“ vytlačení vody v něm obsažené přiváděnou odpadní kapalinou. K tomu musí být poměr délky a šířky úseku alespoň 20:1. Při menším poměru, pro zajištění režimu blížícího se „ideálnímu“ výtlaku, by měla být vstupní a výstupní zařízení umístěna tak, aby vytvářela pohyb odpadní vody v celém obytném průřezu biologického jezírka. Při biologické hloubce jezírka do 2 m by vzdálenost mezi vtokovými a odtokovými zařízeními neměla překročit 10-15 m. V tomto případě by měl být poměr součtu ploch průřezů potrubí nebo trysek k příčné- plocha průřezu rozvodů by neměla přesáhnout 30%. Před biologickým jezírkem by mělo být zajištěno hrubé mechanické čištění odpadních vod pomocí sít.
Biologické jezírko s přirozeným provzdušňováním by mělo přijímat odpadní vody s BSK maximálně 200 mg/l. Propustnost těchto biologických jezírek obvykle nepřesahuje 500 m 3 /den. Při vyšším BSK se doporučuje zajistit sedimentaci odpadních vod před biologickým jezírkem. Zatížení biologického rybníka pro dočištění odpadních vod obvykle nepřesahuje 10 000 m 3 /den s BSK do 25 mg/l. V biologickém jezírku s přirozeným provzdušňováním by měla být odpadní voda čištěna při teplotě minimálně 10°C.
Doba zdržení vody v čistícím a dočišťovacím biologickém jezírku je stanovena v závislosti na BSK odpadních vod, koeficientu využití objemu biologického jezírka a rychlostní konstantě spotřeby kyslíku. Pro biologické jezírko s poměrem délky k šířce 3:1-1:1 nebo biologické jezírko ve formě přirozených místních nádrží (přehrady, řeky, jezera atd.) se silně členitými břehy je koeficient využití rybníka obvykle nepřesahuje 0,35-0,4; pro biologické jezírko s poměrem délky k šířce 20:1 a více, nebo biologické jezírko ve formě přírodních protáhlých nádrží s klidnými břehy (trámy, rokle) může tento koeficient vzrůst na 0,8-0,9.
Rychlostní konstanta spotřeby kyslíku v biologickém jezírku se určuje experimentálně v závislosti na teplotě odpadní vody s přihlédnutím k ploše vodní hladiny a hloubce biologického jezírka. Pro komunální odpadní vody nebo průmyslové odpadní vody podobného složení je rychlostní konstanta spotřeby kyslíku 0,1–0,4 dne. Hloubka biologického čistícího jezírka s přirozeným provzdušňováním se bere do 0,5 m – s BSK nad 100 mg/l a do 1 m – s BSK do 5 mg/l. Hloubka dočišťovacího biologického jezírka je stanovena na cca 100 m – s BSK 2-20 mg/l a cca 40 m – s BSK pod 3 mg/l. V biologickém jezírku s přirozeným provzdušňováním může být zbytkový BPKP v mg/l: 20-2 v létě, při intenzivním kvetení biologického jezírka – 3, v zimě – 5.
Biologická jezírka s umělým provzdušňováním jsou 5-6x vydatnější než biologická jezírka s přirozeným provzdušňováním. Do takových biologických nádrží se doporučuje odvádět odpadní vody s BSK 200–500 mg/l. Pokud je BSK vyšší než 500 mg/l, je nutné předčištění odpadních vod. Odpadní voda odváděná do dočišťovacích biologických nádrží s umělým provzdušňováním má BSK maximálně 50 mg/l. Dříve procházely tradičním biologickým nebo fyzikálně chemickým čištěním. Umělé provzdušňování lze provádět mechanickými, pneumatickými, proudovými, plovoucími nebo stacionárními provzdušňovači. Hloubka biologického jezírka s umělým provzdušňováním je dána schopnostmi provzdušňovačů a místními podmínkami, jako je například hladina spodní vody. Vzhledem k tomu, že mechanické provzdušňovače vytvářejí silné cirkulační proudy, které mohou erodovat dno biologického jezírka, jeho hloubka by měla být minimálně 3-4 m. V případě slabých půd se pod mechanický provzdušňovač instaluje záslepka. Při určování doby zdržení vody v čistícím a dočišťovacím biologickém jezírku s umělým provzdušňováním je rychlostní konstanta spotřeby kyslíku brána několikanásobně větší než u jezírek s přirozeným provzdušňováním. Vodní květ v takových biologických rybnících je potlačen. U čistících rybníků může být zbytkový BPKP, mg/l: v létě – 3, v zimě – 1; pro zařízení pro dodatečnou úpravu – v létě – 1, v zimě – 0,5.
Hloubka čištění vody v biologickém jezírku od organických látek a živin (dusík a fosfor) se během vegetace zvyšuje s využitím vyšší vodní vegetace, která se vysazuje buď v posledním stupni biologického jezírka nebo za ním. Plocha zabraná vyšší vodní vegetací je stanovena na základě vodní zátěže 10 000 m/den na 1 hektar, při hustotě výsadby 150-200 rostlin na 1 m. Při umístění vyšší vodní vegetace v posledním úseku dočištění biologické rybník, jeho plocha je zvětšena o plochu, kterou zabírá vegetace. V tomto případě se doporučuje umístit 40 % vodní vegetace v čele části biologického jezírka a 60 % u výpusti. Vodní vegetace by měla být vysazena v souvislé stěně od jednoho břehu biologického jezírka ke druhému, kolmo na směr pohybu vody, zcela jej blokovat. Hloubka úseku biologického jezírka v místě umístění vegetace by měla být 1-1,5 m. Minimálně 1 měsíc před koncem vegetačního období je nutné posekat vodní vegetaci v prvním roce výsadby na 1/ 4 plochy, ve druhém roce – na další 1/4 plochy výsadby atd. V pátém roce výsadby je porost opět posekán na první 1/4 své výsadbové plochy. Sečení by mělo být v pruzích kolmých ke směru pohybu vody. Posečená vegetace by měla být odstraněna mimo jezírko.
