Samooczyszczanie i System saprobów

 

Każdy zbiornik wodny charakteryzuje się pewnym układem organizmów roślinnych i zwierzęcych. Dopływ różnego rodzaju zanieczyszczeń powoduje zmianę warunków fizycznych i chemicznych, w wyniku których ustala się nowy charakterystyczny zespół organizmów dostosowany do życia w zmienionych warunkach środowiska. Najważniejszym celem analizy hydrobiologicznej jest określenie zmian jakościowych i ilościowych, jakie zaszły w składzie biocenozy. W miarę postępowania procesu samooczyszczania wody, następuje wykształcenie się stref, które charakteryzują się sukcesywnie zmniejszającą się zawartością zanieczyszczeń. Strefy o różnym stopniu zanieczyszczenia nazywane są strefami saprobowymi. W poszczególnych strefach wykształcają się charakterystyczne biocenozy przystosowane do życia i rozwoju w wodach o danym stopniu zanieczyszczenia. Organizmy te noszą nazwę saprobów, a poszczególne gatunki w obrębie tych środowisk - organizmami wskaźnikowymi.

Samooczyszczanie wód powierzchniowych jest zjawiskiem fizyczno-biochemicznym polegającym na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód. Procesy te występują w wodach płynących i stojących, jednak z różną intensywnością.

Biologiczne mechanizmy samooczyszczania:

Mineralizacja - enzymatyczny, tlenowy rozkład związków organicznych może być procesem dwuetapowym. W pierwszym etapie następuje biodegradacja, czyli rozkład związku organicznego i powstanie produktów mineralnych, w drugim - dalsze utlenienie produktów nieorganicznych. Wszystkie procesy składające się na mineralizację katalizowane są przez odpowiednie enzymy. Rozkład cząsteczek organicznych zachodzi na ogół wewnątrz komórki. Tylko związki wielocząsteczkowe ( białka, celuloza oraz inne naturalne i syntetyczne polimery) są hydrolizowane poza komórką, a dopiero produkty tego dyfundują do wnętrza ustroju i tam są utleniane.

Mineralizacja jest procesem tlenowym. Gdy zachodzi ona intensywnie, może nastąpić poważny deficyt tlenu w odbiorniku luba nawet całkowite jego wyczerpanie.

W warunkach anaerobowych rozkład materii organicznej prowadzić mogą tylko bakterie należące do względnych beztlenowców lub bezwzględnych beztlenowców. Na rozkład ten składa się gnicie lub fermentacja. Produktami końcowymi są kwasy organiczne, aminy, amoniak, metan, siarkowodór, indol i skatol itp.

Bioakumulacja

Proces pobierania z wody pewnych związków lub jonów i gromadzenia ich w komórce w coraz większych ilościach. Kumulacji podlegają związki niepodatne na rozkład biologiczny bądź jony, których komórka metabolizować nie potrafi. Do takich należą:

- pestycydy, zwłaszcza węglowodory chlorowane

- sole metali ciężkich.

Gromadzą się one w różnych częściach komórki doprowadzając do niekorzystnych zmian np. wakuolizacji cytoplazmy, obniżenia aktywności enzymatycznej, wydłużania czasu generacji, zaniku chlorofilu u glonów itp.

Biosorpcja - zatrzymywanie zw. chemicznych na powierzchni żywych komórek, proces krótkotrwały

Ma charakter fazy wstępnej prowadzącej do właściwego rozkładu substratu. Powierzchnia komórki jest miejscem wymiany składników dyfundujących do wnętrza komórki oraz przenikania produktów przemiany materii i pewnych enzymów (ektoenzymów) w kierunku przeciwnym.

Immobilizacja

Unieruchomienie, które polega na przekształceniu nieorganicznych form pierwiastków w struktury organiczne i wbudowania ich w składniki komórkowe.

Drobnoustroje wskaźnikowe są to formy, które przystosowały się do życia w określonych warunkach i stanowią dominującą mikroflorę nad innymi grupami w biocenozie. Na podstawie obecności tych drobnoustrojów wnioskować można o stopniu zanieczyszczeniu wody.

Ocenę opartą na zmianach jakie zachodzą w zespołach organizmów zasiedlających strefy o różnej saprobowości, zwanych saprobami lub saprobiontami, zapoczątkował Cohn (l85l) i Mez (1898), a opracował Kolkwitz i Marsson (1908-1910) z późniejszymi zmianami.

Strefa polisaprobowa zwana też strefą największego zanieczyszczenia rozciąga się poniżej źródła zanieczyszczenia. Cechy wody:

• mętna o barwie brudnoszarej i o przykrym zapachu.

• obok węglowodanów ulegają rozkładowi białka, peptony i peptydy dostarczając dużej ilości aminokwasów.

• na cele biodegradacji pobierany jest tlen i dlatego występują tu często ostre deficyty tlenowe

• rozkład zachodzi na drodze anaerobowej dostarczając znacznych ilości siarkowodoru, amoniaku i dwutlenku węgla. Nasila się denitryfikacja przekształcająca azotany w amoniak lub wolny azot.

• dominacja bezbarwnych i purpurowych bakterii siarkowych.

• ogólna liczba bakterii wynosi od miliona do kilku milionów w 1 ml wody.

• w wodach stojących rozwija się w tych warunkach masowo purpurowa bakteria siarkowa od której woda przyjmuje barwę intensywnie czerwoną.

• brak roślin zielonych,

• niewielka ilość gatunków w biocenozie. Gatunki te, znajdując odpowiednie warunki i zmniejszoną konkurencję rozwijają się w tej strefie masowo .

Organizmy wskaźnikowe:

• larwy ochotkowatych z grupy Chironomus plumosus.

• larwy gnojki trutniowatej Eristalis tenax

• czerwono zabarwiony rurecznik mułowy Tubifex rivulorum

Strefa α-mezosaprobowa

• woda jest w dalszym ciągu mętna i o przykrym zapachu,

• aminokwasy ulegają dalszemu rozkładowi do NH₃, CO₂, i kwasów organicznych. ilość siarkowodoru na skutek działalności bakterii siarkowych zmniejsza się, niekiedy znika on całkowicie,

• rozkład węglowodanów (cukrów, skrobi), dostarcza dodatkowo znacznych ilości dwutlenku węgla oraz kwasów organicznych,

• wysokie BZT₅ ,

• tlenu na ogół zawsze wystarcza na pokrycie pełnego zapotrzebowania, szczególnie w ciągu dnia, w miejscach gdzie rozwija się masowo Euglena viridis, dostarczająca tlenu z fotosyntezy,

• procesy beztlenowe utrzymywać się mogą tylko przy dnie, oraz przy brzegach, gdzie szybkość przepływu wody jest znacznie mniejsza niż w nurcie,

• biologicznymi wskaźnikami strefy α-mezosaprobowej są w dalszym ciągu nitkowate bakterie siarkowe,

• ogólna liczba bakterii przypadająca na 1 ml wody zmniejsza się do kilkuset tysięcy.

Organizmy wskaźnikowe:

• małż gałeczka (Sphaerium corneum)

• pijawka (Erpobdella octooculata)

• larwa zmróżka kameleona (Stratiomys chamaeleon)

Strefa β-mezosaprobowa.

• barwa wody jest normalna lub też intensywnie zielona od bujnie rozwijających się glonów.

• strefa ostatecznej dezaminacji aminokwasów oraz utleniania kwasów tłuszczowych.

• na skutek zachodzących już procesów nitryfikacji, ilość amoniaku zmniejsza się bardzo szybko. Również dwutlenek węgla zużywany jest podczas fotosyntezy,

• całkowicie brak siarkowodoru,

• wartość BZT5 ulega obniżeniu wskazując tym samym na stopniowe zmniejszanie się intensywności procesów biochemicznego utleniania,

• tlenu rozpuszczonego w wodzie jest dużo i pochodzi zarówno z dyfuzji, jak i fotosyntezy.

• w biocenozie wzrasta ogólny udział autotrofów. Brak jakichkolwiek masowych skupień Sphaerotilus natanas i Leptomitus lacteus.

• nie występują także bakterie siarkowe,

• ogólna liczba bakterii zmniejsza się do około dziesiątków tysięcy w mililitrze,

• różnorodność gatunkowa w obrębie biocenozy jest duża.

Organizmy wskaźnikowe:

• wirek Polycelis felina

• skąposzczet Stylaria lacustris

• larwy jętki Cloëon dipterum

Strefa oligosaprobowa stanowi powrót do wód całkowicie czystych.

• woda jest przeźroczysta, pozbawiona zapachu

• strefa, w której mineralizacja jest daleko posunięta chociaż jeszcze nie zakończona zupełnie przez obecność nie rozłożonych, stabilnych substancji organicznych, np. związków humusowych..

• ogólna liczba bakterii jest niska i wynosi 10-100 komórek na 1 ml wody.

• strefa ta zasiedlana jest przez nitkowate bakterie żelaziste, sinice, okrzemki.

• warunki tlenowe są bardzo dobre. Tlen pochodzi zarówno z dyfuzji, jak i w dużych ilościach z fotosyntezy.

• biochemiczne zużycie tlenu jest niewielkie.

Organizmy wskaźnikowe:

larwa widelnicy Perla bipunctata

wirek Dugesia gonocephala

larwa jętki Ecdyonurus venosus

Eutrofizacja wód powierzchniowych

Eutrofizacja - wzbogacanie na drodze naturalnej bądź sztucznej w mineralne składniki pokarmowe, masowy rozwój roślin wodnych stymulowany przez te składniki oraz skutki nadmiernej produkcji substancji organicznej

Przyczyny eutrofizacji wód powierzchniowych:

Efekty eutrofizacji:

1. Nadmierny rozwój roślin fitoplanktonowych

2. W strefie litoralu pogorszenie warunków świetlnych w efekcie nadmiernego rozwoju fitoplanktonu powoduj ustępowanie roślinności zanurzonej

3. Masowy rozwój glonów nitkowych ( szczególnie w litoralu) - kożuch na dnie i na roślinności zanurzonej

4. Zanik tlenu w strefach głębinowych powoduje wyginięcie większości gatunków zwierząt, przy wzroście trofii w hypolimnionie występuje siarkowodór

5. W sytuacja skrajnych następuje zupełne wyczerpanie tlenu i występowanie siarkowodoru zachodzi także w warstwach powierzchniowych ( zwłaszcza w okresach bezwietrznych i przy wysokiej trofii

6. Zmiany w litoralu, a także deficyty tlenowe powodują znaczne pogorszenie warunków tarła i rozrodu ryb, a w konsekwencji zasadnicze zmiany składu i stosunków dominacji w zespołach ryb. Ustępują ryby łososiowate, ustępuje szczupak, zaczynają dominować ryby karpiowate

7. Deficyty tlenowe w strefach głębionych oraz zanik roślinności litoralnej potęguje eutrofizację

8. Zmiany własności organoleptycznych wody- zmiana smaku i zapachu

9. Pogorszenie bakteriologii wody - wzrost liczebności mikroorganizmów

1. MECHANICZNE METODY ZWALCZANIA ORGANIZMÓW ROŚLINNYCH

Mechaniczne usuwanie organizmów roślinnych ze zbiornika wodnego może się odbywać za pomocą specjalnie do tego celu przystosowanych jednostek pływających. Odnosi się to do usuwania z powierzchni wody kożucha organizmów spychanych przez wiatr w stronę jednego z brzegów lub zatok, szczególnie przy sinicowych zakwitach wody.

2. METODY FIZYCZNE

• nagłe obniżenie temperatury wody - naddenne napowietrzanie lub pompowanie wód naddennych z odprowadzeniem na powierzchnię jeziora,

• sztuczne silne zmętnienie wody, np. przez wprowadzenie do niej ilastych zawiesin. W następstwie tego zabiegu ogranicza się przenikanie światła do wody, pogarszając warunki fotosyntezy. Opadające na dno cząstki zawiesin adsorbują na powierzchni bakterie i plankton, zmniejszając ich ilość w toni wodnej. Metoda ta jest skuteczna w odniesieniu do sinic i częściowo zielenic,

• wytrącenie ich koagulantami - siarczanem glinu i tlenkiem glinu. Tlenek glinu zmniejsza o ponad 50% liczbę komórek sinicy. Siarczan glinu w bezwodnej substancji oczyszcza wodę z zakwitu sinicowego, który sedymentuje na dno. Do poprawy efektywności zabiegu można dodatkowo wprowadzić kwas krzemkowy w ilości 10 - 15% dawki koagulanta,

• przemywanie - Polega na dostarczaniu doń czystej wody, ubogiej w substancje odżywcze. Wymaga to istnienia w pobliżu jeziora źródła takiej wody.Przesył wody z większej odległości byłby bardzo kosztowny. Wymiana wody w jeziorze powinna dokonywać się kilka razy w roku. Odmianą tradycyjnego przemywania jeziora jest odprowadzenie silnie zeutryfizowanych wód hypolimnionu i wprowadzenie na ich miejsce dobrze natlenionych wód pochodzących spoza jeziora.

Metody chemiczne- algicydy

• Siarczan miedzi - 0,3-0,8 mg/dm3

• Chlorowanie - wapno chlorowane, podchloryn wapnia, podchloryn sodu, dwutlenek chloru - 0,5-1,0 mg Cl2/dm3

• Nadmanganian potasu

• Woda amoniakalna - 2,5-2,8 mgNH3/dm3

• Pochodne chinonu

• Sól sodowa kwasów huminowych, nazywana preparatem torfowym,

• Herbicydy - monurom, symazyna, amitrol,

• Inne środki chemiczne, srebro katodowe, antybiotyki, organiczne związki cynku, metyloamina,

Metody biologiczne - biomanipulacja

Polega ona na ingerencji w najwyższe ogniwa piramidy troficznej w zbiorniku, prowadzącej do ograniczenia presji ryb planktonożernych na zooplankton. Rozwijający się licznie zooplankton, zwłaszcza duże gatunki wioślarek, utrzymują fitoplankton na niskim poziomie liczebności. Ingerencja człowieka w ekosystem zbiornika polega na:

• 1.selektywnym wytruciu wszystkich przy użyciu rotenonu,

• 2.intensywnym odłowieniu ryb lub

• 3.zarybieniu zbiornika dużymi partiami ryb drapieżnych, utrzymujących niskie pogłowie planktonożernych.

Metoda ta, często stosowana ujawniła funkcjonujące w ekosystemie mechanizmy sprzężenia zwrotnego, które w wielu przypadkach ograniczyły lub wręcz udaremniły pozytywny jej wpływ na jakość wody. Oto kilka takich mechanizmów:

• - rozwój dużych organizmów fitoplanktonowych, które nie mogą być odfiltrowane przez zooplankton (zwłaszcza kolonijnych gatunków sinic),

• - rozwój glonów toksycznych, które rozwijają się masowo, ponieważ nie są wyżerane przez zooplankton,

• - rozwój drapieżnych bezkręgowców odżywiających się zooplanktonem,

• mała przeżywalność introdukowanych ryb, zwłaszcza narybku ryb drapieżnych, która zwykle nie przekracza kilkunastu procent,

• - szybkie odradzanie się licznych populacji planktonożernych w wyniku ich migracji z wodami dopływów oraz intensywnego rozmnażania się w zbiorniku.

BIOLOGICZNE METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

Biocenoza osadu czynnego-wykład

Czynniki fizyczno-chemiczne wpływające na organizmy osadu czynnego

1. Temperatura

2. Odczyn pH

3. Dwutlenek węgla

4. Potencjał oksydacyjno-redukcyjny

5. Aeracja

6. Mieszanie

7. Substancja pokarmowe

8. Substancja szkodliwe i toksyczne

• Kationy

• Aniony

• Utleniacze

• Metale ciężkie

• Substancje organiczne

Złoża biologiczne

Powierzchnia materiału wypełniającego złoże zależy od

jego wypełnienia i wzrasta ze zmniejszaniem się wymiarów kruszywa

wypełniającego złoże:

1m3 kruszywa o uziarnieniu 4-8 cm daje ok. 95m2 powierzchni,

1m3 kruszywa o uziarnieniu 2-4 cm daje 190m2.

Mniejsza granulacja kruszywa zapewnia korzystniejsze warunki dla

ilościowego rozwoju błony biologicznej, jest natomiast niekorzystna jest z uwagi na zmniejszony dostęp powietrza i tlenu do złoża, przez co obniża skuteczność oczyszczania (2x zmniejszają się wymiary - 8x zmniejsza się objętość wolnych przestrzeni).

W praktyce wymiary kruszywa mogą wynosić 5-8 cm dla złóż wysokich i

3-6 cm dla złóż niskich (poniżej 2,5 m wys.).

Od wysokości złoża zależy:

czas przepływu ścieków przez złoże,

czas kontaktu ścieków z mikroorganizmami błony biologicznej.

Czas kontaktu ścieków z materiałem wypełniającym zależy od tzw.

obciążenia hydraulicznego powierzchni złoża, wyrażonego w m3 ścieków

przepływających przez m2 powierzchni złoża w ciągu godziny

(m3/m2.h=m/h).

Rozróżnia się złoża niskoobciążone (zraszane) średnio i wysokoobciążone (spłukiwane),

Podstawą podziału są następujące parametry technologiczne:

- obciążenie hydrauliczne powierzchni złóż,

- obciążenie objętości złóż ładunkiem zanieczyszczeń,

- efekt oczyszczania ścieków, wyrażony w redukcji BZT5 w % lub jako

wartość BZT5 odpływu w mg/l.

Na złożach oczyszczać można ścieki bytowo-gospodarcze oraz niektóre ścieki przemysłowe, poddane uprzednio oczyszczaniu mechanicznemu.

Stężenie ścieków dopływających nie powinno być wysokie:

- BZT5 do 150 mg O2/l

- ChZT do 250 mg O2/l,

- zawartość azotu w ściekach powinna wynosić ok. 3-4%,

- zawartość fosforu ok. 1% w stosunku do BZT5.

Są to czynniki niezbędne dla rozwoju błony biologicznej i procesów

metabolizmu.

Czas potrzebny na wytworzenie 2 mm błony nazywa się

dojrzewaniem albo wpracowywaniem się złoża.

Skład błony biologicznej :

-         bakterie : takie jak w osadzie czynnym, więcej form nitkowatych (powodują, że błona będzie się lepiej trzymała)

-         pierwotniaki - jak w osadzie

-         grzyby : tu nie przeszkadzają, ułatwiają utrzymanie się na materiale wypełniającym

-         glony : na powierzchni (Cyanophycea - Phormodium, Chlorophycea)

-         pożądane są także inne organizmy wyższe : regulują ilość grzybów i błony biologicznej (nicienie, pajęczaki, larwy muchówek , wrotki)

Parametry wpływające na efekt oczyszczania ścieków na złożach :

-         odpowiednie obciążenie ładunkiem zanieczyszczeń (ChZT, BZT5)

-         obciążenie hydrauliczne (zbyt szybki przepływ ścieków może powodować odrywanie się błony biologicznej)

-         temperatura

-         stężenie i rodzaj ścieków

-         natlenienie złoża (stale zanurzone : musi być ruszt!!)

-         budowa złoża

Oczyszczalnie hydrobotaniczne

Najczęściej na oczyszczalniach hydrobotanicznych stosuje się następujące rośliny,

takie jak:

w oczyszczalniach z makrofitami wynurzonymi (heliofitami):

• trzcina pospolita (Pharagmites australis);

• pałka szerokolistna (Typha latifolia);

• manna (Glyceria maxima);

• manna mielec (Glyceria aquatica);

• kosaciec żółty (Iris pseudoacorus);

• turzyca (Carex);

• wierzba wiciowa, wiklina (Salix viminalis);

• wierzby krzewiaste (Salix cinerea, Salix peuntandra);

• tatarak zwyczajny (Acorus calmus);

• sit (Juncus sp.);

• jeżogłówka (Sparganium ramosum);

w oczyszczalniach z makrofitami pływającymi (pleustonowymi):

• hiacynt wodny (Eichhornia crassipes);

• rzęsa (Lemnaceae) w tym rzęsa drobna (Lemna minor);

• paproć wodna (Salvinia molesta);

• oraz Spirodela polyrrhiza, Hydrocharis morsus-ranae;

• i o liściach pływających: Potamogeton natans, Nuphar sp.;

w oczyszczalniach z makrofitami zanurzonymi (elodeidami):

• rogatek (Ceratophyllum demersum);

• moczarki (Elodea canadensis i Elodea densa);

• rdestnica (Potamogeton pectinatus);

wywłócznik (Myriophyllum spicatum);

Ogólnie oczyszczalnie roślinne dzieli się na :

Systemy z powierzchniowym przepływem ścieków (PP).

Przepływ w oczyszczalniach tego typu odbywa się nad powierzchnią gruntu. Głębokość obiektów waha się od kilku centymetrów do ok. 3 metrów. Systemy te składają się przeważnie ze zbiorników lub kanałów.  Często stosuje się w nich przegrody hydrauliczne lub są one tworzone w postaci kanałów serpentynowych. Zabiegi te mają zapobiec pojawianiu się przebić charakteryzujących się tym iż ścieki nie płyną równomiernie w całym poprzecznym przekroju zbiornika lecz wąską strugą szybko przedostają się do odpływu, co za tym idzie czas retencji ścieków jest bardzo krótki i niewystarczający do odpowiedniego oczyszczenia.

PP z wynurzonymi makrofitami ,

Stosuje się tu rośliny (makrofity), których pędy wyrastają ponad powierzchnie wody, a są one zakorzenione w podłożu. W skład takiej oczyszczalni wchodzą płytkie zbiorniki zawierające glebę lub inny materiał w celu umożliwienia zakorzenienia się makrofitom. Najczęściej głębokość wynosi od kilku centymetrów do metra.

PP z pływającymi makrofitami ,

System ten składa się głównie z jednego lub większej ilości płytkich stawów, o głębokości około 3 m, w których stosuje się hydrofity pływające. Czas przebywania ścieków w zbiorniku jest długi i wynosi kilkadziesiąt dni.

PP z makrofitami zakorzenionymi o pływających liściach,

System z powierzchniowym przepływem ścieków z makrofitami zakorzenionymi o pływających liściach

Rośliny stosowane w tego typu oczyszczalniach zakorzenione w glebie na dnie zbiornika zaś ich liście unoszą się na powierzchni.

• PP z zanurzonymi makrofitami,

System z powierzchniowym przepływem ścieków z makrofitami zanurzonymi

Zanurzone hydrofity do prawidłowego funkcjonowania wymagają dużej przejrzystości wody umożliwiającej dotarcie światła słonecznego niezbędnego w procesie fotosyntezy. Najczęściej systemy te sprawdzają się jako trzeci stopień oczyszczania ścieków.

Systemy z podpowierzchniowym przepływem ścieków (PD)

Ścieki oczyszczane są podczas przepływu przez porowate złoże, w którym są zakorzenione hydrofity. Wypełnienie złoża stanowi piasek i żwir, może to być również miejscowy grunt, jednak przy przestrzeganiu określonych wymagań dotyczących uziarnienia, współczynnika filtracji i wysokości warstwy. W celu poprawienia wiązania fosforu często stosuje się różne dodatki do materiału złoża. Głębokość złoża wynosi od 0,4 do 1m, a nachylenie 0 do 2%.

• PD z poziomym przepływem,

Rys. 6. System podpowierzchniowy z poziomym przepływem ścieków

W oczyszczalniach tych ścieki przepływają w kierunku poziomym przez kompleks roślinno gruntowy pod powierzchnią złoża. W celu równomiernego rozprowadzenia ścieków w całym przekroju stosuje się obsypkę kamienną na wlocie i wylocie. Pomimo dostarczania tlenu przez rośliny w złożu przeważają warunki beztlenowe oraz niska wartość potencjału redoks sprzyjająca procesom denitryfikacji.

• PD z pionowym przepływem,

System podpowierzchniowy z pionowym przepływem ścieków

W systemie tym ścieki są rozprowadzane nad poletkiem, a następnie przepływając
w kierunku pionowym są zbierane drenażem na dnie. Zamiast ciągłego zasilania poletka ściekami stosuje się cykliczne napełnianie i opróżnianie ściekami, umożliwia to odpowiednie doprowadzenie tlenu niezbędnego w rozkładzie materii organicznej oraz
w procesie nitryfikacji. W poletku stosuje się warstwowe ułożenie materiału filtrującego od najmniejszej średnicy (piasek) na powierzchni do 3-6 cm kamieni na dnie poletka .

Wykorzystanie trzciny ma na celu:

• transportowanie tlenu poprzez źdźbła do kłączy i korzeni, a następnie do strefy gruntu wokół korzenia. Powstaje wówczas strefa tlenowa. W strefie tej zostają utlenione związki węgla oraz zachodzi proces nitryfikacji azotu amonowego. Odbywa się to
  w wyniku oddziaływania bakterii tlenowych. W strefie beztlenowej natomiast zachodzą procesy defosfatacji i denitryfikacji. Mozaikowe ułożenie stref tlenowej
  i beztlenowej zwane efektem rezosferycznym przyczynia się do wzrostu ilości mikroorganizmów w glebie (od 10-100 miliardów mikroorganizmów na 1 gram gleby).

• rozluźnienie struktury gruntu poprzez przerastanie korzeniami, a tym samym zwiększenie współczynnika filtracji,

• biokatalityczne działanie korzeni pozwalające na optymalny przyrost mikroorganizmów w strefie gruntowo-wodnej,

• pobieranie przez roślinę substancji pokarmowych i wbudowywanie ich w swoje komórki.

Wymierne efekty stosowania oczyszczalni trzcinowych są następujące:

• Osiągane są wysokie efekty oczyszczania w zakresie zawiesiny, BZT oraz związków biogennych. Obserwuje się jednak zmniejszenie efektywność oczyszczalni w okresie zimowym o około 10-20%;

• W oczyszczalniach trzcinowych zachodzi również wysokoefektywne usuwanie ze ścieków metali ciężkich, kumulujących się w złożu gruntowym. Metale zgromadzone są głównie w korzeniach, a tylko niewielka ilość w części naziemnej;

• Makrofity wynurzone (np. trzcina) poprawiają hydraulikę podłoża, utrzymując jego przepuszczalność

• Zmniejszenie się ilości ścieków na skutek zużywania części wody w procesie transpiracji. Przeprowadzone badania wykazały, że l m² liści trzciny może odparować 2,23 kg wody dziennie. Wartość ta zmienia się w zależności od wieku liścia, wilgotności powietrza, lądowego, lub wodnego stanowiska rośliny;

• Duże możliwości buforowe podłoża, zatem nie ma wrażliwości na nadmiar i niedobór ścieków - nierównomierny dopływ ścieków;

• Brak wytwarzania wtórnych osadów ściekowych przez systemy hydrofitowe;

• W otoczeniu oczyszczalni brak jest nieprzyjemnych odorów;

• Prostota i konkurencyjna cena projektu, inwestycji i eksploatacji. Nie wymagają stałej wykwalifikowanej obsługi;

• Naturalny wygląd i ekologiczność. Łatwo wkomponować je w krajobraz. Na jednej
  z takich oczyszczalni w Niemczech utworzono rezerwat ptaków;

• Trwałość technologii (50-100 lat);

• Możliwość dostosowania do potrzeb użytkowników;

• Funkcjonowanie oczyszczalni opiera się w dużym stopniu na wykorzystaniu energii słonecznej;

• Możliwość rozbudowy i modyfikowania.

Główną wadą oczyszczalni hydrobotanicznych jest stosunkowo duże zapotrzebowanie terenu wynoszące od 1 do 5 m² w zależności od typu oczyszczalni.

---