Отримання етилового спирту з осадів стічних вод. Дана робота була виконана в тресті Мосочиствод у 1944 р. з метою з'ясування можливості розвитку дріжджів Saccaromyces Cerevisiae на гідролізатах осаду [13, 146].
Досліди проводилися з сирим осадом, що містить велику кількість геміцелюлози (близько 20%). Для першого досліду був узятий осад, згущений до вологості 88,72%. Осад піддавався гідролізу з 5- і 15%-ною сірчаною кислотою протягом 3 год; потім нейтралізований гідролізат продувався повітрям протягом декількох годин при температурі 60 °С. Під час реакції в осад випадали оксиди залоза та інші речовини, що забруднюють гідролізат. У обох витяжках кількість цукрів була майже рівною – 1,97 і 2,07%. Після підкислення витяжок сірчаною кислотою в них додавалися дріжджі Sacaromyces Cerevisiae XII раси. Подальші спостереження з мікроскопуванням показали, що через добу культура XII раси була чиста, така, що розмножується брунькуванням, і мертвих кліток, забарвлених синькою, в полі зору не виявилося. Проба на спирт виявилася позитивною [13, 146].
Для другого досліду бралися дві проби згущеного сирого осаду вологістю 88,73 і 78,3%, які гидролізувались 5%-ною сірчаною кислотою на піщаній бані протягом 3 год. Після очищення вміст цукру в першій пробі був 1,91%, у другій – 2,56%. Після засіву дріжджами XII раси і добового зброджування при температурі 37 °С виявилось, що кількість спирту, визначена за Мартеном, у двох пробах була по 1,62%. Таким чином, з 1 л осаду отримували 334 г чистого гідролізату, придатного для зброджування [13, 146].
В умовах дослідів концентрація цукру коливалась у межах 2-2,5%. Вихід етилового спирту був рівний 1,6%. Отже, з 1 л сирого осаду можна отримати спирту 5,4 г Для цього необхідно витратити 50 г сірчаної кислоти і близько 60 г вапна. Наведені результати показують принципову можливість використання органічної частини осадів для отримання продуктів мікробіологічного синтезу.
Використання відходів стічних вод на Першотравневому хімічному ПО. На Першотравневому хімічному ПО (Україна), що виробляє хлор, полівінілхлорид, отрутохімікати, миючі засоби і ін., успішно вирішується екологічна й економічна проблема не тільки шляхом використання очищених стічних вод в кількості до 20 тис. м3 на добу в замкнутому циклі водопостачання, але й шляхом утилізації осадів стічних вод для отримання корисної товарної продукції.
Комплексна схема, розроблена на заводі, передбачає отримання з осадів стічних вод сульфату натрію, поліхлорвінілових плиток, азотних добрив, органічних добрив.
Сульфат натрію отримують у результаті виробництва хлору і каустичної соди. В цеху випарки внаслідок конденсації сокової пари в охолоджуючу воду потрапляє велика кількість хлористого натрію і каустичної соди. При подальшому випаровуванні суспензії частина розсолу постійно виводиться у вигляді сульфатних лугів, з яких шляхом виморожування в протиточному кристалізаторі виділяється товарний сульфат натрію. Залишкова частина розсолу знову повертається у виробництво.
Плитки з поліхлорвінілу виробляють з осадів стічних вод цеху, що виробляє полівінілхлорид (ПВХ). До стоків цеху відносяться фугат при центрифугуванні суспензії ПВХ, а також стоки від промивки апаратів, труб, підлог, що містять полівінілхлорид і хлорорганічні речовини. Ці стоки, непіддатливі біохімічній переробці, освітлюються в лужному середовищі з поліакриламідом. З осаджених домішок шляхом вакуумної фільтрації виділяється полівінілхлорид, який після сушки використовується в суміші з лінолеумом для виробництва поліхлорвінілових плиток [13, 147].
Азотні добрива, зокрема гранульовані, отримують з фільтрату вакуум-фільтрів, установлених в цеху полівінілхлориду. Ці фільтратні води піддаються демінералізації на іонообмінних фільтрах. Знесолена вода поступає в оборотну систему водопостачання, а розчини регенерації іонообмінних фільтрів використовуються для отримання суміші азотних добрив.
За такою ж схемою отримують азотні добрива з різних стоків, що пройшли біологічне або хіміко-механічне очищення, а також адсорбційну і іонообмінну доочистку. Після глибокого очищення стоків і зм'якшування вода поступає у водооборотну систему, а затримані домішки після регенерації в іонообмінних фільтрах використовуються (як і з цеху полівінілхлориду) для отримання суміші азотних добрив.
Органічні добрива отримують з сирих осадів первинних відстійників. З цією метою осади зневоднюються на фільтр-пресах, а потім знешкоджуються під дією направленого пучка електронів в електронному прискорювачі. Після термічної сушки осади затарюють у мішки і використовують як сухе органічне добриво.
За такою ж схемою обробляється надлишковий активний мул у цілях отримання органічного добрива.
У світовій практиці для утилізації і знешкодження ПО і ТПО використовують термічні, хімічні, біологічні і фізико-хімічні методи
До термічних методів знешкодження відходів відносяться спалювання, газифікація і піроліз.
Спалювання – найбільш відпрацьований і використовуваний спосіб. Цей метод здійснюється в печах різних конструкцій при температурах не менше 1200°С. В результаті згоряння органічної частини відходів утворюються діоксид вуглецю, пари води, оксиди азоту і сірки, аерозоль, оксид вуглецю, бензопірен і діоксини. Зола, що має в своєму складі нерухому форму важких металів, накопичується в нижній частині печі і періодично вивозиться на полігони для захоронення або використовується у виробництві цементу.
Газифікація – широко використовуваний у металургії спосіб переробки некоксуючого вугілля, – здійснюється у вихрових реакторах або печах із киплячим шаром при температурах 600-1100°С в атмосфері газифікуючого агента (повітря, кисень, водяна пара, діоксид вуглецю або їх суміш). В результаті реакції утворюються синтез-газ (H2, СО), туман із рідких смолянистих речовин, бензопірену і діоксинів. Реакція газифікації протікає в середовищі з відновними властивостями, тому оксиди азоту і сірки практично не утворюються. Маса туману при 600°С може доходити до 30% від маси газу синтезу. При збільшенні температури газифікації частка туману в масі газу синтезу падає і при температурі більш 1100°С близька до нуля [29].
Горюча суміш водню і оксиду вуглецю спалюється на пальниках при 1400‑1600°С або використовується в каталітичному процесі синтезу метилового спирту. Зола, що залишається після газифікації, може містити залишковий вуглець і солі важких металів, розчинні у воді. Після перевірки золи на відсутність бензопірену, діоксинів і важких металів в рухомій формі вона може бути відправлена на захоронення.
Піроліз – найбільш вивчений процес широко використовується для виробництва активованого вугілля з деревини. Піроліз нафтовмісних відходів проводять при температурі 600-800°С з вакуумуванням реактора. При цьому протікають реакції коксо- і смолоутворення, розкладання високомолекулярних сполук на низькомолекулярні, рідку і газоподібну фракції, а якщо вуглеводневі відходи містять сірку, то утворюються також сірководень і меркаптани. Оксиди азоту і сірки практично не утворюються.
Хімічні методи знешкодження рідких і твердих нафтовмісних відходів полягають в додаванні до маси, що нейтралізується, хімічних реагентів. Залежно від типу хімічної реакції реагенту із забрудненням відбувається осадження, окислення-відновлення, заміщення, комплексоутворення.
Методи осадження засновані на іонних реакціях з утворенням малорозчинних у воді речовин і особливо ефективні при нейтралізації важких металів і радіонуклідів. Метод осадження органічних забруднень заснований на двох типах реакцій: комплексоутворення і кристалізація. Осадження використовують для очищення ґрунту від поліхлорованих біфенолів, пентахлорфенолів, хлорованих і нітрованих вуглеводнів. Реагенти можуть бути як у рідкій, так і в газоподібній фазах. Проте при цьому відбувається збільшення об'єму знешкоджуваної маси.
Методи управління окислювально-відновною реакцією середовища дозволяють переводити сполуки важких металів і радіонуклідів у важкорозчинні у воді гідрооксиди, а також руйнувати ціаніди, нітрати, тетрахлориди та інші хлорорганічні сполуки [29].
Для хімічної іммобілізації або компексоутворення використовують неорганічні в'яжучі типи цементу, золи, силікатів калію і натрію, вапно і гелеутворюючі речовини (бентоніт або целюлоза). Іммобілізацію використовують для зв'язування важких металів, радіоактивних відходів, поліциклічних і ароматичних вуглеводнів, трихлоретилену і нафтопродуктів.
Недоліком комплексоутворення є нестійкість в'яжучих речовин до атмосферної і ґрунтової вологи, швидких змін температури, що приводить в результаті до руйнування композиційного матеріалу. Об'єм відходів після комплексоутворення зменшується тільки в 2 рази.
Біологічні методи знешкодження ПО і ТПО знаходять все більш широке застосування в нашій країні і особливо за кордоном. Вони засновані на здатності різних штамів мікроорганізмів в процесі життєдіяльності розкладати або засвоювати в своїй біомасі багато органічних забруднювачів. В процесі біознешкодження відбувається вторинне забруднення атмосферного повітря продуктами гниття клітин мікроорганізмів – сірководнем і аміаком.
Біологічне очищення найчастіше використовується для нейтралізації органічних токсикантів і важких металів, а також азотних і фосфорних сполук в ґрунтах і ґрунтах. Біологічні методи можна умовно підрозділити на мікробіодеградацію забруднювачів, біопоглинання і перерозподіл токсикантів [29].
Мікробіодеградація – це деструкція органічних речовин певними культурами мікрофлори, внесеними в ґрунт. Процес біорозкладання протікає з помітною швидкістю при оптимальній температурі і вологості. Мікробіодеградація може бути використана в усіх випадках, де природний мікробіоценоз зберіг життєздатність і видову різноманітність. Хоча процес йде надто повільно, його ефективність висока.