Szennyvizek szerves anyagai és szervetlen növényi tápanyagai újrahasznosításának lehetőségei
A lakossági szennyvizek sokféle növényi és állati eredetű, de az ember által részben átalakított szerves anyagot tartalmaznak. Mellettük mintegy 5-8-szor kisebb koncentrációban vannak azokban a növényi élet számára elengedhetetlen ammónium, valamint foszfát. A növények makro-tápanyagai közül a kálium ugyanakkor az előzőekhez képest a szükségesnél lényegesen kisebb arányban van csak a szennyvízben.
A szennyvizek szerves anyagainak egy részét (cukrok, fehérjék, zsírok) az anaerob mikroorganizmusok metánná és széndioxiddá tudják alakítani, ami azok energiatartalmának az ismételt hasznosítására elvileg lehetőséget ad. A kis koncentrációjuk miatt azonban a gyakorlatban a közvetlen út a hideg vízben igen lassú átalakulási sebesség miatt nem gazdaságos. Az aerob mikroorganizmusok velük szemben a szerves anyagot a környezeti hőmérsékleten is (10-25 oC) mintegy 50 %-ban széndioxiddá alakítják, s az oxidációnál nyert energiával a további hányadból saját sejtanyagot építenek ki. A szerves anyag oxidációja persze tovább mélyülhet, hiszen a sejtek "éheztetésével" (relatív szerves anyag ellátottságuk), elhalásával az élő sejtállomány csaknem teljesen felemészthető. Az iszapba ilyenkor már csak a bonthatatlan részek és sejtfalmaradványok kerülnek. A gyakorlatban éppen az eredeti formájú, vagy alig átalakított lebegő szerves anyag, valamint az intenzíven szaporodó, energiadús biomasszaként szeparálható oldott részek anaerob átalakításával (mezofil iszaprothasztás) nyerhető ki fajlagosan a legtöbb energia a szennyvíz szerves anyagaiból.
Fontos azonban kiemelni, hogy a cellulóz és lignin az említett aerob átalakítás során változatlan marad, s az anaerob átalakítás is csak a cellulóz minimális hányadát tudja metanizálni. A döntően a papírral a szennyvízbe kerülő lignin ezzel szemben mindegyik folyamatban bonthatatlan. Ennek megfelelően az utóbbiak energiatartalma is csak a maradék iszap elégetésével hasznosítható. Az iszapégetés azonban csak hatásos víztelenítést követően lehet energetikailag nyereséges. Füstgázai ugyanakkor további veszélyt jelenthetnek a környezetre. Az iszapégetés ezért csakis szigorúan ellenőrizhető, központi égetőművekben engedélyezhető. A komposztálás során ezzel szemben a cellulóz és lignin a gombák, sugárgombák révén lebomlik, majd talán elsődlegesen kémiai folyamatok, polikondenzáció utján biológiailag stabil huminsavakká, humusszá alakul (Kárpáti, 2002). Ez utóbbiak a talajmátrix azon szerves komponensei, melyek a talajszerkezet és ioncserélő kapacitás (ammónium és egyéb tápanyag-pufferoló képesség) tekintetében különösen előnyösek. A humusz lebomlási sebessége a talajban olyan lassú, hogy a ciklusidejét, vagy átlagos tartózkodási idejét a talajban 300-3000 évre becsülik. Ebből láthatóan igen fontos természeti tartalékunk, melyet azonban az intenzív növénytermesztés (üvegházas öntöző kultúrák) akár nélkülözni is képes.
A nitrogén és foszfor tápanyagok eltávolítása a szennyvízből a szerves anyagéval részben ugyan kapcsolódik (biomassza N és P tartalma, illetőleg denitrifikáció), döntően azonban az ammónium nitráttá, a foszfátnak pedig oldhatatlan foszfáttá történő átalakításán alapul. Az első még továbbra is újrahasznosítható növényi tápanyag lenne, de a denitrifikáció révén elemi nitrogénné alakulva már annak az újrahasznosíthatósága is elvész. Valójában csak az iszapból az anaerob rothasztás során ammónia (eredeti TKN tartalom 16-20 %-a), valamint az iszapban maradó, ennél is kisebb hányad az, ami ténylegesen újrahasznosítható. Sajnos a mai gyakorlatban még csak az utóbbi egy része kerülhet vissza a növénytermesztésbe. Az iszapvíz még túl híg (0,5-1,5 g/l) a gazdaságos kihelyezhetőséghez. Ez csak a hígtrágyák mintegy ötször ilyen töménységénél gyakorlat. Ott is inkább a hulladéktól való megszabadulás kényszere a megújuló tápanyag visszaforgatásának a valódi oka.
Bár a lakossági és állattartási tápanyag és emésztési hulladékok növényi tápanyagainak újrahasznosítása az emberiség évezredes gyakorlata, a mai modern életvitelnél a szennyező anyagok igen nagy mértékű hígítása látszólag csaknem teljesen kizárni látszik annak a lehetőségét. Ami a legegyszerűbb, az iszapmaradék komposztálása (humifikálás) is egyre inkább háttérbe szorul a modern műtrágya felhasználás következtében. A komposztelhelyezés tekintetében a hagyományos növénytermesztésben hasonlóan a hígtrágya példájához hosszabb távon valószínűleg a kényszerűség hatása fog érvényesülni. Sokkal kedvezőbb lehet ugyanakkor a komposzt kertészeti hasznosításánál a gazdaságosságosság. Ez azonban csak a komposztálás szigorú ellenőrzésével, minőségbiztosításával érvényesíthető.