1. Қатты қалдықтарды пайдалаундың биологиялық әдісі.
2. Қатты қалдықтардың биодеградациясы.
1)Қатты қалдықтарды қайта өңдеу мен ликвидациялау кезінде қолданылатын биотехнологиялық әдістер ағын суларды биологиялық тазарту кезінде бөлінген тұнба мен кумуналды қалдықтарды қайта өңдеуде де қолданылады. Қалалық қоқыс тастайтын жерлерде дәстүрлі қатты қалдықтар кездеседі. Қалдық көлемінің өсуі қоқыс орындарының көбеюіне, оларды көлемдерінің ұлғаюына және тасымалдау барысында бұл қалдықтардың қоршаған ортаға таралуына әкеледі. Берілген деректер бойынша 2001 жылы Францияда, Грецияда және Ирландияда қалдықтарды қоқыс орндарына тасымалдау кезінде жалпы қалдық заттардың 10,3; 17,5 және 35% қоршаған ортаға таралған екен. Шикізаттарды қайтадан пайдалануға деген қызығушылықтың артқанмен, қалдықтарды жою және қайта өңдеу басқа процестерге қарағанда біршама арзан екені белгілі. Қалдықтарды анаэробты жолмен өңдеу кезінде құнды энергетикалық зат – биогаз түзіледі, ендігі уақытта қалдық мөлшерін көбейту арқылы метан алу көзделініп отыр. Қалдықтар әр алуан, бірақ дамыған елдерде қатты қалдықтар біртипті болып келеді, сондықтан органикалық және өсімді материал мөлшерін азайта отырып, қағаз бен пластмасс көлемін ұлғайту қажет. Бұл әдіс қоқыс орындарында қалдықтарды тұрақтандыру мезгілін ұзартады. Қоқыс орындарына химиялық зерттеу жүргізгенде алынған нәтиже бойынша қатты қалдықтың құрамында биодеградацияға оңай түсетін фракциялар мөлшері 70% құрайды екен.
2) Қоқыс орындарындағы қалдықтың сипаты өте күрделі, себебі мұнда әр түрлі уақыт аралығында жаңа материалдар келіп түседі. Нәтижесінде бұл процесс температура градиентіне, рН, сұйық ағынына, ферментация активтілігіне және т.б. тәуелді. Қалдық материалдарында күрделі микроорганизмдер ассоциациясы болады, олар қатты бөлшектердің бетінде дамып, олар үшін биогеді элементтер көзі болып табылады.
Ассициация ішінде әр алуан өзара байланыс пен өзара әрекеттестік байқалады. Жалпы микробты ассоциацияның жағдайы мен биокаталитикалық потенциалы ортаның химиялық құрамына, мөлшеріне, субстарт концентрациясына тәуелді. Европалық қоқыс орындарында қалдықтар белгілі бір бөліктерге бөлініп орналасқан, оларды өңдеген уақытта периодты әрекетте жұмыс атқаратын реакторларды пайдаланады. Мұндай реаеторларда қалдықтар биодеградацияның әр түрлі кезеңдерінде болады.
Қатты қалдықтарды биодеградациялаудың алғашқы сатысында микроорганизмдер (бактерия, актиномицеттер, саңырауқұлақтар) мен омыртқасыздар (нематод, кене) әсерімен деградацияланатын компоненттердің тотығуы жүретін аэробты процесс басым болады. Содан кейін деструкция процесі қиын жүреді және лигнин, лигноцеллюзоза, меланин, танин субстарттары баяу тотығады. Қатты заттарды биодеградациялардың деңгейін бағалаудың бірнеше әдістері бар. Мұндай бағалау әдістерінің бірі, целлюлоза мен лигниннің ажырау жылдамдығына негізделген. Өңделмеген қатты қалдықтар құрамында целлюлозаның лигнинге қатынасы 4.0 құраса, өңделмегенде – 0.9-1.2, ал тұрақты қалдықтарда олар 0.2 тең. Аэробты кезеңде ортаның температурасы 800С дейін көтерілуі мүмкін, нәтижесінде жәндіктер дернәсілдері, вирустар, патогенді микроорганизмдер өліп, инактивация жүреді. Температура бұл ортаның жағдайын көрсететін негіззі көрсеткіш болып табылады. Температура мөлшерінің ұлғаюы органикалық заттардың деструкциялық процестерінің жүру жылдамдығын жоғарлатады, бірақ лимиттеу факторы болып табылатын оттегінің ерігіштік қасиетін төмендетеді. in situ молекулалық оттегінің таусылуы нәтижесінде жылу шығымы мен көмір қышқылының жиналуы төмендейді. Бұл жағдай өз кезегінде алдымен факультативті, кейін облигатты анаэробты микроорганизмдердің өсуін ретейді. Анаэробты минерализацияны аэробты процеспен салыстыратын болса, мұнда әр түрлі бір – бірімен әрекеттесетін микроорганизмдер қатысады. Мұндай организмдер электрон акцепторының тотыққан түрін пайдалануға қабілетті, нәтижесінде олар термодинамикалық және кинетикалық артықшылыққа ие болады. Соңынан полимерлердің (полисахарид, липид, ақуыз) гидролизі жүреді., бұлардан түзілген мономер сутегі, көміртек диоксидіне, спиртке және органикалық заттарға ажырайды. Одан кейін метаногендер көмегімен метан түзу процесі жүреді.
Жоғарыда аталған процестер нәтижесінде қоқыс қалдықтарынан екі өнім түзіледі: топыраққа сүзілетін су және газ. Сүзілген су құрамында микроорганизмдерден басқа аммонийлы азот, ұшқыш май қышқылы, алифаттық, ароматтық және ацикликалық қосылыстар, терпендер, минералдар (макро және микроэлементтер), металдар сияқты әр түрлі комплексті заттардан тұрады.
Сондықтан қоқыс орнын таңдаған уақытта оның қоршаған ортаға зиянын тигізбейтіндігіне көңіл бөлуіміз қажет. Су сүзгіштігімен күресу жолы ретінде қоқыс маңайындағы су өткізбейтін қабықпен қаптайды. Суды фильтрация жасау үшін және анаэробты өңдеуді бақылау үшін тамшылы биофильтр, аэротанк немесе аэроционды тоғандар пайдаланылады. Аэроционды жүйеде бірнеше ай ішінде судан 70% БПК бөліп алуға, тамшылы биофильтрлерде 92% жуық БПК алуға болады.
Анаэробты биологиялық тазалу 40-50 күн аралығында 250С температура шамасында ХПК 80-90% жоюға мүмкіндік береді. Биогаз құнды энергия тасығыш болғанымен, оның қоршаған ортаға тигізетін кері әсерлері (жағымсыз исі, жер суларының қышқылдануы, ауыл шаруашылығында культуралардың түсімділігін төмендету) көп, сондықтан мүмкіндігінше газ кемуін тоқтату. Ол үшін газдың ауысуын бақылайтын арнайы қоршаулар, траншея (ұзын, терең ор) жасау. Қалдықтарды қайтадан өңдеу арқылы метанды бөліп алуға деген қызығушылық соңғы он жылда арта түсті. АҚШ – та осы мақсатта 10 қондырғы, жалпы нарықтық мемлекеттерде қырық қондырғы салынды. Ендігі уақытта мұндай қондырғыларды салу Ұлыбритания, Жапония, Канада, Швейцария елдері көздеп отыр. Қалдықтардан көп мөлшерде түзілген биогаздардың да өз артықшылығы бар. Россман қондырғылары жаз айларында 1 күнде 40000мг дейін газ береді. Мұндай қондырғылар көлемі 10-20.106м3 құрайды.
Теориялық тұрғыдан алсақ құрғақ қатты заттардан 0,266м3/кг метан бөлінеді. Биогаздың бөлінуіне байланысты жүргізілген лабораториялық эксперименттер бойынша жылына 100л/кг жуық газ бөлінеді екен. Метаногенез процесіне үлкен әсер ететін факторлар – ортаның Рн, температурасы, ылғалдылық, аэрация деңгейі, қалдықтардың химиялық құрамы, токсиндік компоненттер және т.б. қалдықтар арасынан түзілген газды тігінен және көлденең орналасқан полиэтиленді трубалар арқылы ажыратып аламыз. Насос немесе ауа үрлегіш құралдарының көмегімен газды бөліп алуды жылдамдатуға болады. Газды теплицаларды жылытуда, бу алуға қолданады, қосымша өңдегеннен кейін оларды қолданысқа жіберуге болады.
Сондықтан экологиялық мәселелерден басқа ол экономикалық сипатқа ие, яғни қалдықтардан өңделген биогаз, қауіпті жағымсыз қалдықтармен сондай – ақ ластануменкүресте материалды шығымды азайтады.