Należy dążyć do tego, aby wymagania kontrolne oraz eksploatacyjne obiektów oczyszczalni dla infrastruktury drogowej były możliwie jak najmniejsze i nie wpływało to na funkcjonowanie oczyszczalni. Nowatorskimi rozwiązaniami, które niewątpliwie potrafią sprostać trudnym warunkom eksploatacyjnym, jakie występują na obiektach infrastruktury drogowej, są oczyszczalnie hydrofitowe.

Istnieje kilka typów oczyszczalni hydrofitowych. W przypadku oczyszczalni przeznaczonej do oczyszczania ścieków bytowych i przemysłowych z MOP zastosowanie będą miały rozwiązania z przepływem podpowierzchniowym. Z uwagi na kierunek przepływu ścieków możemy tu wyróżnić oczyszczalnie oparte na złożu z przepływem poziomym lub pionowym (na rysunkach nr 1 i 2 ukazano przykłady konstrukcji obydwu rodzajów złóż). Niezależnie od typu złoża - konstrukcja oczyszczalni hydrofitowej jest dość podobna. Pierwszym stopniem oczyszczania jest zawsze osadnik. Zatrzymywane są w nim zanieczyszczenia ulegające sedymentacji (zawiesina mineralna oraz zawiesina organiczna).

Konstrukcja złoża opiera się na zasadzie ziemnego zbiornika, uszczelnionego folią lub innym materiałem hydroizolacyjnym (np. matą bentonitową, gliną). Samo złoże składa się z systemu rur dystrybucyjnych oraz rur zbierających ścieki. Wewnątrz złoże wypełnione jest najczęściej żwirem lub piaskiem o grubości warstwy 0,6-1,2 m, w zależności od konstrukcji złoża (złoża pionowe mają większe głębokości lecz zajmują mniejszą powierzchnię). Wokół rur rozprowadzających i zbierających stosuje się grubsze frakcje gruntu, aby zapewnić poprawną dystrybucję ścieków po złożu filtracyjnym oraz odbiór ścieków oczyszczonych. W złożu nasadzone są rośliny wodne - najczęściej trzcina (Phragmites australis), ale stosuje się również inne rośliny wodne takie jak oczeret (Schonoplectus lacustris), pałka szerokolistna (Typha latifolia) lub wodolubne - jak wiklina (Salix viminalis).

Zasada działania oczyszczalni hydrofitowej pomimo jej prostej budowy jest dość skomplikowana, gdyż opiera się na kompleksie złożonych procesów, jakie zachodzą w naturalnych w obszarach bagiennych. Mylne jest dość powszechne przekonanie, że to właśnie roślinność oczyszcza ścieki. Roślinność pobiera tylko tyle substancji odżywczych (biogennych) ile potrzebuje do swojego wzrostu i jest to ilość nieporównywalnie mniejsza od tej, jaka trafia do oczyszczalni wraz ze ściekami. Poza tym rośliny jako organizmy samożywne w ogóle nie potrzebują do życia substancji organicznej, która stanowi główny składnik zanieczyszczeń ścieków (wyrażony jako BZT5 lub ChZT). W rzeczywistości roślinność bagienna pełni tutaj głównie rolę spulchniającą złoże. Jej system korzeniowy nieustannie obumiera i rozbudowuje się, przez co złoże nie ulega kolmatacji. Korzenie roślin wodnych pełnią także ważną rolę w dostarczaniu tlenu. Wokół korzeni tworzą się mikro strefy tlenowe, w których możliwy jest mikrobiologiczny rozkład ścieków. Tak więc, podobnie jak w konwencjonalnych metodach oczyszczania ścieków, to przede wszystkim mikroorganizmy oczyszczają ścieki, a w systemie korzeniowym roślin hydrofitowych znajdują idealne warunki rozwoju. Obecność w złożu zarówno stref tlenowych, jak i beztlenowych, sprzyja usuwaniu azotu w procesach nitryfikacji i denitryfikacji. Fosfor pochłaniany jest częściowo przez rośliny do ich własnego rozwoju, jednak w większości jest sorbowany przez odpowiednio dobrany grunt.

Dużym zagrożeniem dla organizmów żywych, które występują w ściekach z infrastruktury drogowej są metale ciężkie. Mają one toksyczny wpływ na istoty żywe i potrafią się kumulować w organizmie doprowadzając nawet do śmierci. Obecność takich zanieczyszczeń  może spowodować  np. obumieranie osadu czy błony biologicznej na złożu – w oczyszczalniach konwencjonalnych. W środowisku bagiennym, czyli takim, jakie panuje w oczyszczalni hydrofitowej, występują rośliny, które są w stanie wiązać te toksyczne pierwiastki. Dzięki temu usuwają metale ciężkie ze środowiska i ograniczają ich negatywny wpływ na mikroorganizmy odpowiedzialne za procesy oczyszczania ścieków. Rośliny nasadzone w złożu potrafią zakumulować część metali ciężkich w swojej biomasie.

Jak można zauważyć, oczyszczalnia hydrofitowa idealnie nadaję się do pracy w trudnych, a nawet toksycznych warunkach eksploatacyjnych. Oczyszczalnie hydrofitowe są z powodzeniem stosowane do oczyszczania wód opadowych w takich krajach  jak Wielka Brytania, Belgia, Holandia czy USA.  W Wielkiej Brytanii urządzenia takie stosowane są do oczyszczania spływów z autostrad. Uzyskana skuteczności oczyszczania wynosiła odpowiednio: 95% zawiesiny ogólnej, 85% fosforanów, 74% całkowitego węgla organicznego, 86% miedzi, 95% cynku, 86% kadmu i 85% ołowiu [8]. W Niemczech zastosowano takie oczyszczalnie do oczyszczania wód z przelewów kanalizacji ogólnospławnej. Wykazano, iż zapewniają dużą skuteczność usuwania zawiesiny ogólnej oraz mineralizację substancji organicznej i azotu amonowego (ChZT – 84%, N-NH4- - 96%). Dodatkową korzyścią - oprócz efektu oczyszczania - było uzyskanie wyrównania przepływu w ściekach oczyszczonych [8].

W Polsce, w oczyszczaniu ścieków z obiektów MOP dominuje stosowanie małych reaktorów biologicznych opartych na metodach konwencjonalnych, które w tak trudnych warunkach eksploatacyjnych często nie dają oczekiwanych efektów ekologicznych. Natomiast w oczyszczaniu wód opadowych królują separatory ropopochodnych, często z niewłaściwie wymiarowanymi osadnikami [3].

Tweet