Технология гидросмыва навоза, обычно применяемая в России на крупных и средних животноводческих комплексах, приводит ежегодно к образованию более чем 30 млн. тонн жидких навозных стоков, содержащих только 2-4% твердых веществ. Возможным решением проблем, связанных с утилизацией этих разбавленных стоков может быть применение комплексной технологии, включающей в себя первичное разделение навоза на твердую и жидкую фракции, и затем раздельная обработки обоих фракций с использование ряда физико-химических и биотехнологических методов. При этом твердая фракция может быть легко реутилизирована путем компостирования и последующего использования в качестве удобрения. Жидкая же фракция нуждается в дальнейшей очистке ввиду того, что она составляет большую часть образующихся жидких навозных стоков с концентрацией по основным загрязнителям 5-10 г ХПК/л, 400-1000 мг N/л и 100-200 мг Р/л, что значительно превышает все допустимые нормы и представляет существенную опасность для окружающей среды. Существующая на сегодня практика обработки навозных стоков предполагает использование аэробной очистки на установках с активным илом, большинство из которых построены 20-30 лет назад и на данный момент работают (если работают) крайне неэффективно. Кроме того, они проектировались в те времена, когда требования и нормы по сбросу были гораздо более мягкими, а концентрации по азоту и фосфору вообще не нормировались. Как результат, на сегодняшний день почва и грунтовые воды в районах интенсивного животноводства сильно загрязнены как органическими, так и минеральными компонентами.
     В связи с этим предлагается интегрированная схема обработки жидких навозных стоков, включающая как физико-химические, так и биологические методы.

1. Первая стадия включает в себя анаэробный реактор с восходящим потоком сточных вод через слой гранулированной (флокулированной) биомассы (UASB-реактор). На этой стадии удаляется значительная часть ХПК (до 60-70%) при времени пребывания жидкости в реакторе около 1 сут и происходит минерализация общего азота и общего фосфора в их растворимые формы - NH₄⁺ и PO₄^3-.
2. На второй стадии прошедший анаэробную биологическую очистку сток подвергается отдувке для удаления из него растворенного углекислого газа и повышения таким образом значений рН до 8.5-9.0, что создает благоприятную среду для выпадения в этих условиях кристаллов струвита (MgNH₄PO₄) и гидроксиапатита (Ca₅(PO₄)₃OH). При этом в реактор, где происходит осаждение, добавляется песок, служащий в качестве центров кристаллизации для образования этих минералов. Применение такого блока для удаления фосфатов при времени пребывания в нем 2-4 часа позволяет удалить до 90% растворимого фосфора и до 30% аммонийного азота. Кроме того, удаление фосфатных минералов, которые сами по себе представляют ценное удобрение или сырье, перед аэробной стадией снижает возможность зарастания трубопроводов, аэрационого и насосного оборудования.
3. И, наконец, завершающей стадией очистки навозных стоков является применение для обработанных ранее сточных вод биологического аэробно-аноксического реактора (ААнР) осуществляющего нитри-денитрификацию. Эти процессы происходят в одном и том же реакторе, в котором на аэробной стадии осуществляется процесс нитрификации аммонийного азота, затем подача воздуха в реактор отключается и в аноксическом режиме образовавшийся нитрат конвертируется до молекулярного азота с одновременным удалением остаточного БПК. Таким образом, в ААнР при времени пребывания анаэробно обработанной сточной воды 1 сутки эффективность удаления ХПК, азота и фосфора составляет 60-70%, 40-50% и 50-65% соответственно.

 Схематически данный процесс изображен на следующем рисунке.
 

В соответствии с этой схемой, сточная вода поступает в высокоскоростной анаэробный UASB-реактор, где происходит как минимум 60-70% конверсия органических загрязнений в биогаз (70% метана, 30% углекислого газа) [1]. Биогаз является ценным энергоносителем и может использоваться в заводских котельных для генерации тепла/пара или конвертироваться в электроэнергию в газогенераторах, а получаемая электроэнергия может в свою очередь использована для обслуживания последующих стадий процесса очистки. Получаемые в блоке кристаллизации минералы являются ценным и сбалансированным минеральным удобрением и могут либо добавляться в компостированную твердую фракцию для повышения ее удобрительной ценности, либо использоваться самостоятельно. И, наконец, применение ААнР позволит довести обработанный сток до экологически приемлемых стандартов (БПК, N, P и др.) для сброса в открытые водоемы или вторичного использования.
Преимущества предлагаемой комбинированной технологии по сравнению с традиционной схемой нитри-денитрификации (сочетание рециркуляции и периодической аэрации) заключаются в следующем [1]:

1. Значительное снижение объемов используемых очистных сооружений в 3-5 раз, а также ощутимую экономию электроэнергии за счет сокращения аэрируемых объемов.
2. Органические загрязнения сточных вод конвертируются в ценный энергоноситель - метан, причем выходы последнего достаточно высоки - 0.35 м³ с кг удаленного ХПК, который может использоваться как для получения тепла, так и электроэнергии.
3. После прохождения анаэробной очистки создаются оптимальные условия (снижение концентрации органики и взвешенных веществ, а также повышение щелочности) для применения безреагентного процесса физико-химического удаления фосфора в виде минералов, тогда как в традиционной схеме возможен только реагентный способ удаления фосфора.
4. Количество образующегося активного ила снижается в несколько раз (до 5), что естественно влечет за собой снижение затрат на его утилизацию. Учитывая существенно сниженные объемы производства активного ила, одним из вариантов его утилизации может быть совместное компостирование с твердой фракцией.