Epurarea biologică în regim natural se realizează pe câmpuri de irigare şi filtrare şi se poate folosi acolo unde nivelul apelor de precipitaţii este scăzut sub 600 mm/an.

 

Instalaţia de epurare completă are o treaptă fizică destinată reţinerii corpurilor şi particulelor sedimentabile şi o alta pentru finalizarea procesului de epurare. Treapta a doua utilizează suprafeţe de teren destinate irigării în scopuri agricole sau special pentru epurarea apelor încărcate biologic – câmpuri de filtrare. De regulă, cele două câmpuri sunt asociate, câmpurile de filtrare fiind utilizate în perioadele de ploaie, iarna sau atunci când nu este necesară irigarea. Aşadar, câmpurile de irigare utilizează apele în scopuri agricole, iar câmpurile de filtrare, asociate primelor, sunt folosite numai pentru epurare.

 

Această tehnologie se poate folosi atunci când zona se caracterizează prin precipitaţii scăzute şi dacă apa uzată conţine substanţe fertilizante şi fără ioni de metale grele. În cazul oraşelor cu peste 10000 de locuitori metoda nu mai poate fi folosită economic.
În procesele de irigare apar fenomene complexe în soluri cum ar fi: a) fizice – filtrare, hidrodinamice prin spaţii poroase etc.; b) chimice – adsorbţie, schimb ionic, precipitare etc.; c) biologice – acţiune microbiană, acţiunea plantelor etc. Aplicarea metodei impune un timp maxim de contact între efluent şi sistemul plante-sol.

Apa uzată poate să fie utilizată în proiecte de reîmpăduriri în zonele sărace în apă. În sistemul cu debit scăzut acesta se va controla astfel încât să se asigure permeabilitatea maximă în zonele vegetale de suprafaţă. Vegetaţia este punctul critic al procesului şi ea va reduce nutrienţii, menţine permeabilitatea şi evită eroziunea solului. Debitul de încărcare şi ciclurile de aplicare sunt proiectate pentru a menţine creşterea microorganismelor active în sol. Ele se controlează pentru minimizarea apariţiei condiţiilor severe anaerobe în sol. Perioada de repaus dintre aplicaţii va fi suficient de lungă pentru a preveni fenomenul de băltire la suprafaţă, dar suficient de scurtă pentru a ţine microorganismele în stare activă.

Apele uzate municipale conţin, de regulă, azot 12,8%, fosfat 5,3%, 7% potasiu şi 55% materii organice. Apele epurate biologic mai conţin 10% azot, 2,8% fosfat, 6,7% potasiu şi 19% materii organice. Pentru un hectar sunt necesare circa 120 kg azot, 40 kg fosfor, 170 kg potasiu. Apele uzate, prelucrate iniţial în treapta fizică, se pot utiliza la irigarea culturilor de orice tip – cereale, plante tehnice, păşuni, livezi. Pentru o bună utilizare a apelor uzate se recomandă ca pe lângă centrele urbane să se cultive 50% legume, 30% fâneaţă, 20% rădăcinoase. Terenurile se împart în parcele pentru irigat plantele în sistemul cu brazde la care curgerea se realizează gravitaţional pe canale cu panta de 2…5%. Metoda de irigare este dependentă de panta terenului, de natura solului, de felul culturii.

Apele uzate trec printr-o treaptă fizică destinată reţinerii corpurilor mari, nisipului şi suspensiilor, grăsimilor care ar putea distruge importanţa terenului agricol. Nisipul modifică structura solului, în timp ce grăsimile şi celelalte suspensii mai fine obturează porii solului şi spaţiile libere dintre granule blocând scurgerea apei şi circulaţia aerului (modifică porozitatea acestuia). Instalaţia de epurare, în treapta fizică, are un decantor dimensionat pentru 1,5…2,0 ore capabil să reţină, pe lângă cele de mai sus, şi bacteriile (scop sanitar şi de protecţia muncii). Apele epurate parţial sunt stocate într-un bazin care are rolul principal de a realiza egalizarea debitelor şi de înmagazinare. În acest bazin se vor depune şi majoritatea viermilor.

Condiţiile de realizare ale metodei sunt: a) câmpurile de irigare şi filtrare se vor amplasa la o distanţă minimă de 500 m de centrele populate; b) se vor cultiva numai plante care nu se consumă în stare crudă; c) culegerea recoltei se va face la minimum 15 zile de la ultima udare; d) muncitorii agricoli vor fi supravegheaţi şi controlaţi periodic. În general, se consideră că expunerea la lumina solară conduce la distrugerea bacteriilor depuse pe plante prin stropire; de asemenea, irigarea prin conducte perforate îngropate sau cele dotate cu picurător la rădăcina plantei nu ridică probleme sanitare. Metodele de filtrare constituie cele mai eficiente procedee de finisare a calităţii efluentului deversat în natură din zona lagunelor.

Norma de irigare este de circa 25…70 m3/hazi funcţie de sol (pământ, pământ nisipos, pământ nisipos cu argilă etc.) şi temperatură. În perioada de vegetaţie se poate mări până la cel mult 1000 m3/hazi. Pentru câmpurile de filtrare, care conţin nisip cu argilă de cel mult 5%, se recomandă 25…125 m3/ha/zi.

În ultimii ani câmpul de irigaţii se constituie în două variante de dotare: a) sistem care face udarea prin aspersiune la suprafaţă; b) sistem ce foloseşte curgerea apei prin conducte îngropate. În ambele metode rădăcinile plantelor preiau substratul şi oxigenul din apă pentru creştere şi dezvoltare. Sistemul cu împrăştierea apei prin aspersiune realizează condiţii mai apropiate de cele naturale.

O variantă a acestei metode este sistemul dotat cu culturi acvatice. Sistemul cu culturi acvatice, gen metoda spaţiului radicular, se distinge de cel de mai sus prin tipul plantelor care se dezvoltă în bazinul în care se introduce apa uzată. Acestea sunt comune vegetaţiei acvatice (eichhornia crassipes, lemne spp. etc.) şi ele acoperă cu plante plutitoare întreaga suprafaţă. Scopul principal al acestei plante este de a realiza un habitat corespunzător pentru bacteriile care îndepărtează cea mai mare parte a nutrienţilor dizolvaţi.