Способ устранения отходов, в частности шламов, образующихся при очистке сточных вод

Способ устранения отходов, в частности шламов, образующихся при очистке сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу устранения отходов, в частности шламов, образующихся при очистке сточных вод.

Более конкретно, изобретение относится к способу устранения отходов, в частности шламов, образующихся при очистке сточных вод, с использованием химических средств до по существу полного их удаления. Любой отработанный шлам, который может оставаться в конце обработки, обладает всеми физическими, химическими, органолептическими и микробиологическими характеристиками для использования его, например, в агротехнике, в качестве натурального биологического удобрения.

В настоящее время регулируемое устранение всех типов отходов регламентировано Директивами ЕС и правилами, которые государства-члены ЕС обязаны принять и применять на их территории. Согласно действующему в настоящее время законодательству отходы классифицируют по следующим типам: (i) твердые городские (или сравнимые с ними) отходы и (ii) специальные отходы; последние в свою очередь подразделяют на невредные специальные отходы и вредные специальные отходы. Отходы, которые из-за их конкретного химического, физического и/или органолептического состава, относят к вредным отходам, должны проходить через отдельный процесс устранения.

Широко распространенный способ, который является наиболее старым и который универсально используют до настоящего времени для устранения отходов в каждой стране мира, представляет собой перенос отходов на мусорную свалку, поскольку этот способ обеспечивает натуральное разложение органических составляющих и дает возможность, хотя и за чрезвычайно долгий промежуток времени (примерно 25 лет), достичь полного разложения и минерализации, путем процесса натуральной окислительной ферментации, как органической углеродной фракции, которая окисляется до максимальной степени окисления (СО₂), так и других существенных компонентов, таких как азот, фосфор и водород. Захоронение на свалке является древнейшим способом, используемым по всему миру, поскольку он является простым, практичным и (когда-то) дешевым. Однако в настоящее время, из-за быстрого заполнения мест используемых мусорных свалок, а также из-за отрицательных побочных влияний на экологию, здоровье и окружающую среду, люди осознали потребность в разработке альтернативных технологий, таких как удобрительное орошение, биокомпостирование и другие альтернативные технологии быстрого устранения (биогазификация, термодеструкция, процессы переработки отходов в энергию, пиролиз и др.).

Однако в экономических показателях как традиционный способ захоронения на свалке, так и технологии быстрого устранения, которые возникли со временем в качестве альтернативы мусорной свалке и обещали лучшие результаты при значительно меньшей стоимости, проявляют при эксплуатации все меньше и меньше преимуществ, поскольку сумма прямых и непрямых затрат является очень большой и не всегда оправданной, и соответствующая конечная операция обычно приносит убыток.

Каждая из этих альтернативных технологий быстрого устранения в течение длительного применения обнаружила явные отрицательные побочные эффекты, иногда очень серьезные, как в отношении окружающей среды (сельскохозяйственные культуры, почва, пастбища, уровни грунтовых вод), так и в отношении здоровья людей (работники данного производства, население, проживающее в окружающей области, и т.д.), а также животных, которые питаются этой растительностью, и, при окончательном анализе, в отношении пищевой цепочки в целом.

Что касается удобрительного орошения, оно представляет собой способ, применяемый по существу только для невредных специальных отходов, состоящий в прямом рассеивании отходов в регулируемых дозах на почве, подходящей для их приема. С одной стороны, эта технология требует недорогой конструкции и относительно проста в эксплуатации, с очень небольшими экономическими инвестициями и умеренно низкими текущими расходами, но с другой стороны, недостатки являются существенными, поскольку это является вредной процедурой как для оператора, из-за большого содержания микробов, так и для окружающей среды, из-за токсичных испарений с неприятным запахом, загрязнения поверхностной почвы, даже возможного загрязнения глубокого уровня подземных вод и накопления биотоксичных и потенциально канцерогенных тяжелых металлов в растительности (пищевая цепочка). Более того, почва становится могильником для насекомых, птиц и грызунов, и операцию можно осуществлять только в определенные периоды года и применять определенные концентрации, пропорционально обрабатываемой площади.

Что касается биокомпостирования, оно предназначено для специальных отходов, относящихся к невредным отходам, которые предварительно были детоксифицированы. Оно состоит в получении органо-биологического компоста с низким удобряющим и улучшающим действием, который следует смешивать перед употреблением примерно с 70% растительного вещества хорошего качества (обычно производные целлюлозы). Хотя, с одной стороны, этот процесс характеризуется относительной технической, эксплуатационной и организационной простотой, с другой стороны, он требует хорошей доступности первичного растительного материала исключительно биологического происхождения. Более того, хорошие прибыли получают, только если получаемый компост имеет свою товарную нишу при продаже на рынке. Более того, этот компост не может заменить традиционные удобрения, поскольку он имеет низкую общую удобрительную ценность и высокую продажную цену по сравнению с фактическими характеристиками, которые он обеспечивает, и, кроме того, его следует использовать в сочетании с традиционными удобрениями.

Что касается традиционного сжигания под воздействием температуры, эта обработка, предназначенная для невредных специальных отходов, заключается в обеспечении сгорания мусора, причем газообразные продукты горения выпускают непосредственно в окружающую среду. Хотя, с одной стороны, эта технология довольно проста, с другой стороны, она тоже является вытесняемой и неупотребительной технологией из-за прямых выбросов в атмосферу всех летучих материалов, образующихся при горении, включая такие материалы, которые являются фактически вредными для окружающей среды, пищевой цепочки и здоровья человека. Более того, эта технология производит токсичный и вредный шлам, который следует отправлять на свалку, с дополнительными затратами. Наконец, текущие расходы являются высокими, как из-за невозможности извлечения энергии, так и из-за того, что шлам следует отправлять на свалку.

Что касается технологии преобразования отходов в энергию, т.е. сжигания отходов с частичным извлечением энергии, этот способ можно применять для невредных специальных отходов, но, однако, он в большей степени предназначен для твердых городских отходов. Одной из проблем, связанной с этой технологией, является тот факт, что высвобождаемые в окружающую атмосферу газообразные продукты горения содержат летучие вещества, относящиеся к тератогенным или канцерогенным веществам: летучие тяжелые металлы, диоксины, фураны, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и полихлорбифенилы (ПХБ). Экспериментальными исследованиями и на практике подтверждено, что эти вещества вступают в пищевую цепочку человека и животных, поскольку они падают назад на территории, окружающие источник выбросов. Это также может вызывать стеснение дыхания у окружающего населения. Также при сжигании под воздействием температуры образуется токсичный и вредный шлам, который в любом случае следует отправлять на контролируемую свалку, с дополнительными затратами. Эксплуатационные расходы считаются высокими несмотря на излечение энергии, и фиксированные капитальные затраты являются очень высокими, поскольку конструкции имеют большие размеры.

Что касается газификации, эта технология применима для специальных отходов, при условии, что они не являются вредными, и приводит к получению метана и диоксида углерода, образующихся путем бескислородной ферментации органического углерода. Эта технология больше подходит для обработки выбракованных древесных растительных веществ и экскрементов животных из интенсивного сельскохозяйственного производства, при высоком титре органического углерода. Более того, хотя этот способ обеспечивает значительное производство альтернативной энергии (метан), даже из брака и отходов, с ограниченными текущими расходами, с другой стороны, эта технология проста только в теории и при эксплуатации создает проблемы, приводящие к нестабильным выходам, которые оказываются значительно ниже, чем декларировано поставщиками. Фактически, существует много факторов, которые влияют на результаты, такие как, например, качество исходного материала, а также сезонные изменения температуры окружающего воздуха. К тому же, эта технология требует высоких начальных капитальных затрат и бесперебойного поступления большого количества органического материала на обработку; это требует использования биомассы хорошего качества, которая имеет высокий уровень низшей теплотворной способности (НТС), предпочтительно включающей растительное вещество с высоким содержанием органического углерода. Хотя эта технология и используется, она реально не подходит для удаления избыточного биологического шлама. Более того, она приводит к образованию вредного шлама из бескислородной обработки, который следует так или иначе отправлять на свалку в конце цикла, с дополнительными затратами.

Каннибализация, технология, используемая только для обработки избыточного биологического шлама, является альтернативной окислительной/бескислородной обработкой, выполняемой на избыточном шламе, рециркулируемом между емкостью биологического окисления и внешним блоком с бескислородной активностью. В то время как, с одной стороны, она оказывается чистой технологией с точки зрения окружающей среды и здоровья, при этом являясь встроенным по месту процессом, с другой стороны, она обеспечивает относительно умеренное (40%) снижение избыточного шлама. В отношении достигаемых результатов, в любом случае, расходы на обработку являются высокими, и безусловно требуется управление технологией, особенно если также учитывать высокие фиксированные капитальные затраты.

Наконец, озонирование представляет собой технологию, применимую только для избыточного биологического шлама и заключающуюся в мощном окислительном воздействии, выполняемом с помощью озона (О₃), вырабатываемого на месте из подходящего озонатора с дуговым разрядом, работающего на воздухе или испаренном жидком кислороде. Хотя с одной стороны, эта технология является чистой в показателях экологии и здоровья, и ее можно осуществлять по месту, с другой стороны, в этом случае также получают относительно умеренное (40%) снижение избыточного шлама, и, кроме того, стоимость обработки в любом случае является высокой относительно получаемых результатов, особенно если также учитывать высокие фиксированные капитальные затраты.

Наконец, отрицательные побочные эффекты, которые характерны для всех вышеупомянутых обработок быстрого устранения отходов, в основном приписывают образованию побочных продуктов, которые выделяются в атмосферу, которые с течением времени оказываются токсичными, или мутагенными, или тератогенными, или непосредственно канцерогенными, поскольку они лишь частично улавливаются конечной системой фильтрации. К наиболее опасным веществам относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), диоксины различного состава, полихлорбифенилы (ПХБ), фураны (ТЕ) и летучие неорганические загрязняющие микропримеси тяжелых металлов с признанной токсичностью (кадмий, свинец, олово, цинк и другие). Отрицательные эффекты на окружающее население не вызывают сомнений и выяснены с помощью серьезных эпидемиологических исследований, выполненных в Италии и в других местах на населении и окружающих места работы площадях.

Наконец, отдавая должное соображениям экологии и защиты окружающей среды, следует отметить, что указанные способы быстрого устранения отходов высвобождают в качестве побочного продукта процесса специальные отходы, относящиеся к вредным отходам, поскольку они состоят из неорганических солей тяжелых металлов, таких как хром, марганец, никель, медь и другие переходные элементы, и их комплексных производных, для которых в настоящее время неизвестны другие пути безопасного устранения, кроме как отправка на свалку.

Помимо городских отходов (ГО), другим сектором, производящим основную массу отходов органо-биологического происхождения, является обработка загрязненной воды (сточных вод) как городского, так и промышленного происхождения. Фактически, в этих способах производят значительное количество отходов или избыточного биологического или химико-биологического шлама, который является неотделимым, и его невозможно устранить, и качественный и количественный состав которого меняется в зависимости от процесса очистки, из которого он поступает. Фактически, каждый тип обработки, а также каждая принятая технология, могут производить избыточный шлам различного качества и в различном количестве.

Физико-химические способы очистки производят органический-неорганический избыточный шлам, по существу состоящий из гидратированной извести вместе с меньшими количествами неорганических первичных флокулянтов (железо (II), железо (III), соли алюминия и т.д.) и органических полиэлектролитов, добавляемых для улучшения фазы флокуляции-отстаивания. Среднее количество шлама, вырабатываемого этими способами, оценивают равным 4-10 кг сухого вещества на кубический метр обрабатываемых сточных вод, но оно может достигать до 20 кг/м³ в некоторых специальных отраслях (например, бумага, жиры, моющие средства).

Биологический способ очистки производит биологически-органический избыточный шлам очень сложного состава, часть которого представлена значительной белковой фракцией переменной молекулярной массы, обычно в сочетании с гликозидными звеньями (гликопротеины) и липидами (липопротеины), образовавшееся среднее количество которой прямо пропорционально поступающему количеству органического вещества (ОПБ - оптическая плотность бактерий) и в среднем оценивается равным 4 кг/м³ очищенных сточных вод.

Смешанный способ (физико-химический+биологический, или наоборот) применяют в меньшинстве случаев, в частности когда поступающее количество органического вещества особенно высокое, или когда загрязнения, присутствующие в сточной воде плохо подвергаются биологическому разложению; образующиеся типы и количества очень разнообразны и не поддаются классификации.

Избыточный шлам, классифицированный согласно действующим правилам как специальные отходы, в зависимости от содержания в нем элементов, относящихся к токсичным или вредным, в свою очередь можно классифицировать как: (i) вредные специальные отходы, если превышен максимально допустимый порог содержания в них токсичных веществ, или (ii) невредные специальные отходы, если не превышен максимально допустимый порог содержания в них токсичных веществ.

Шламы, образующиеся после очистки сточных вод, для того чтобы их можно было посылать на устранение, требуют предварительного сгущения/концентрирования и последующей обезвоживающей обработки, посредством фильтрации, причем обе обработки имеют конечную цель, заключающуюся в повышении общего содержания твердых веществ (ОСТВ), и вследствие этого, снижении объема и массы шлама. После этих обработок шлам наконец посылают на регулируемое устранение, таким же способом, как и все другие отходы.

Поскольку до настоящего времени не было найдено экономически преимущественного способа повторного использования этого избыточного шлама, его неизбежное устранение в регулируемом режиме, выполняемое с помощью какой бы то ни было в настоящее время используемой системы или технологии, включая отправку на свалку, представляет собой значительные экономически пассивные расходы для оператора. Среди различных возможностей, отправка на свалку в настоящее время представляет собой одно из наиболее экономически неблагоприятных решений, хотя очень часто является необходимым, как когда требуется удалить токсичные отходы, остающиеся после обработки отходов другими технологиями/типами устранения, так и чтобы позволить устранить отходы в областях, не обслуживаемых альтернативными технологиями.

Независимо от производительности и эффективности различных технологий устранения, используемых в настоящее время, способ отправки на регулируемую свалку представляет собой, даже сейчас, все еще преобладающее решения, несмотря на то что оно не является дешевым.

Устранение избыточного шлама в процессе очистки сточных вод и канализационных отходов представляет собой в показателях экономического эффекта наибольшее дебетование по всему циклу: фактически оно составляет долю более 50-55% от общей стоимости процесса очистки.

Следовательно, вполне нормально, что исследовательский интерес должен в настоящее время концентрироваться главным образом на следующих аспектах: (i) понижение издержек на единицу обрабатываемого продукта; (ii) сведение к минимуму количества шлама, вырабатываемого в процессе очистки; (iii) сведение к минимуму/устранение сопутствующих проблем, связанных с экологией, защитой окружающей среды, социальной сферой и здоровьем.

В свете вышеизложенного кажется очевидной потребность в способе, который способен удовлетворить все указанные нужды и обеспечить альтернативу, которая не только является чрезвычайно эффективной, но также представляет собой усовершенствование как с технической и технологической точки зрения, так и с точки зрения экологии, здоровья и экономики, и таким образом способен устранить те серьезные проблемы, которые возникали с течением времени в качестве недостатков известных технологий быстрого устранения отходов.

В этот контекст попадает техническое решение по изобретению, где предложено обеспечение альтернативы, являющейся усовершенствованием с технической, экологической и экономической точки зрения относительно других известных и используемых в настоящее время технологий, по сравнению с которыми оно выгодно отличается следующими дополнительными и улучшающими характеристиками:

- повышенная эффективность снижения массы отходов;

- пониженная стоимость способа;

- полное отсутствие экологических проблем, проблем с окружающей средой, гигиенических проблем и проблем со здоровьем, причиняемых окружающей среде, местному населению, животным или растительности, и, следовательно, пищевой цепочке как таковой;

- полная безопасность персонала, занятого на заводе;

- агрономическое улучшение любого отработанного остатка, который может присутствовать в конце обработки.

В частности, способ по изобретению применим в различных областях органической химии, экологии, защиты окружающей среды, восстановления загрязненных мест, обработки отходов и в любом другом случае, в котором разложение, растворение (также частичное) и/или изменение химической структуры и получение простых молекул с гораздо более высокой способностью к биоразложению может оказаться полезным или преимущественным.

В отличие от ускоренных деструктивных технологий, которые рассмотрены выше и основаны либо на быстрой термической деструкции (простое сжигание под воздействием температуры и переработка отходов в энергию), или на биогазификации органического углеродного материала (биогаз) в течение относительно длительного периода времени (примерно 30 суток), способ согласно изобретению характеризуется следующими присущими ему аспектами:

a) с его помощью химически окисляют далеко не незначительную фракцию органического углерода в обрабатываемых отходах, составляющую от 25 до 45% сухого вещества, в зависимости от их качества и типа;

b) с его помощью структурно изменяют фракцию, остающуюся в конце обработки, что осуществляют в водной среде, в элюате, содержащем в основном быстро и полностью биоразлагаемые растворенные вещества, полностью растворенные в прозрачном водном растворе;

c) в конце способа остаточный материал в форме нерастворимого вещества, который может присутствовать, состоящий главным образом из всасываемого инертного растительного материала (почва, растительная целлюлоза, нерастворимая пищевая фракция, другие нерастворимые вещества, обычно овощи), можно устранять путем простой фильтрации, или отстаивания, или механического прессования;

d) указанный отработанный материал, который может оставаться после проведения способа, со ссылкой на законы, регулирующие агрономическое использование, относится к «невредным специальным отходам» и имеет характеристики, удовлетворяющие правилам, разработанным для компостируемых отходов. Таким образом, указанный материал представляет собой продукт, полностью используемый в агрономических целях.

Поэтому целью изобретения является способ, обеспечивающий возможность преодолеть ограничения технических решений, известных в уровне технике, и получить технические результаты, описанные выше.

Другой целью изобретения является то, что указанный способ можно осуществлять с существенно пониженными затратами как в отношении начальных затрат, так и в отношении эксплуатационных затрат.

Не самой последней целью изобретения является обеспечение способа, который по существу является простым, безопасным и надежным.

Поэтому согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к способу устранения отходов, включающему:

- осуществление кислотного окислительного гидролиза поступающих отходов (загрузки);

- осуществление щелочного окислительного гидролиза массы, выходящей из кислотного окислительного гидролиза;

- химическое кондиционирование массы, выходящей из щелочного окислительного гидролиза, путем добавления кислотного реагента;

- отделение любого нерастворенного остатка.

Дополнительные характеристики способа по изобретению определены в последующих зависимых пунктах формулы изобретения, приложенной к настоящему описанию.

Эффективность способа по настоящему изобретению очевидна: он показал себя как особенно эффективный при деструктивной или восстановительной обработке огромного количества остатков, и/или отходов, и/или избыточных твердых и жидких веществ, которые относят к специальным отходам как органического происхождения, иногда сложного, так и неорганического и/или смешанного происхождения, а также природного, искусственного или синтетического происхождения.

Способ по настоящему изобретению, особенно подходящий для обработки специальных отходов и, в частности, шлама, образующегося при очистке сточных вод, можно применять для обработки огромного ряда отходов, таких как, в качестве неограничивающих примеров, органической фракции твердых городских отходов (OFSUW); воды из промышленной обработки; органических остатков и очистков после приготовления пищи; соковой воды после измельчения в мельнице; остатков после процесса отжима винограда, процесса уксуснокислого брожения и процесса ферментации и перегонки спирта; фильтрата со свалок; сывороток из процесса производства сыра; осадков; стоков из выгребных ям; даже остатков от обработки отходов, выполняемой с использованием других технологий, таких как, например, бескислородная ферментация органических фракций; сжигание ГО; пиролиз органических фракций и т.д.

Способ по настоящему изобретению предоставляет заметное преимущество успешного разложения, химического разрушения, структурного преобразования, растворения и, наконец, снижения массы этих специальных отходов, в некоторых случаях до полного их удаления, предпочтительно в том же месте, где они образовались. В частности, в случае устранения шлама, образовавшегося при очистке сточных вод, способ по настоящему изобретению можно преимущественно выполнять в непрерывном режиме, и он может быть включен в тот же цикл очистки, в котором обрабатывают на месте первичные сточные воды. Таким путем возможно устранить расходы и риски, связанные с обычными операциями, осуществляемыми с такими отходами: обращение, внутреннее перемещение, транспортировка, хранение, устранение и т.д. Альтернативно, способ можно выполнять на специальных местах для обработки, куда обрабатываемые отходы поступают из других мест производства.

Способ согласно изобретению обеспечивает возможность получения очень заметного снижения как массы, так и объема отходов, прошедших обработку, простым, эффективным, экологичным, гигиеничным, санитарным и экономичным путем.

Более того, способ по настоящему изобретению является особенно полезным и преимущественным, когда существует потребность обработки стоков или отходов с низкой способностью к биоразложению (ОПБ), очень часто характеризующихся как так называемые «твердые» (т.е. биологически устойчивые) синтетические или полусинтетические вещества, которые трудно поддаются биоразложению или не поддаются вообще.

В частности, по сравнению со всеми другими известными и уже используемыми технологиями, способ по настоящему изобретению не производит и не выделяет в атмосферу никаких испарений, поскольку установка работает по закрытому циклу.

Более того, в зависимости от типа и происхождения обрабатываемых отходов, в конце способа может оставаться умеренное количество отработанного твердого продукта, который невозможно дополнительно уменьшить и который относится к «невредным специальным отходам», имеющего характеристики, удовлетворяющие требованиям для компоста, установленным Постановлением Министра по окружающей среде от 5.02.98, Постановлением Министра №186/06 и Законодательным актом №99/92, Приложения 1А-1В и решениями 2001/118/ЕС; 2001/119/ЕС и 2001/573/ЕС.

Поэтому, даже если остается твердый остаток в конце обработки, этот остаток можно утилизировать в качестве мелиорирующей добавки/удобрения для почвы, которую можно распределить с помощью оросительного удобрения непосредственно на почве, согласно тому, что определено Законодательным актом №99/92, Приложения 1А-1В, или в качестве продукта, подходящего для производства биокомпоста; продукт подлежит устранению как отходы, сравнимые с городскими отходами.

Настоящее изобретение далее описано посредством иллюстративных примеров, которые не являются ограничивающими, согласно предпочтительному воплощению, в котором поступающие отходы состоят из шлама, образовавшегося в результате очистки сточных вод (так называемый «избыточный шлам»), с конкретной ссылкой на чертежи приложенных иллюстраций, где

- на Фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая различные стадии способа по изобретению;

- на Фиг.2 показана зависимость времени реакции, выраженного в минутах, от значения рН при фиксированной температуре 70°С на стадии кислотного окислительного гидролиза способа по настоящему изобретению;

- на Фиг.3 показана зависимость времени реакции, выраженного в минутах, от значения рН при фиксированной температуре 70°С на стадии щелочного окислительного гидролиза способа по настоящему изобретению;

- на Фиг.4 показана зависимость времени реакции, выраженного в минутах, от температуры 70°С на стадии кислотного окислительного гидролиза (рН=3) способа по настоящему изобретению;

- на Фиг.5 показана зависимость времени реакции, выраженного в минутах, от температуры 70°С на стадии щелочного окислительного гидролиза (рН-11) способа по настоящему изобретению.

Способ по настоящему изобретению обеспечивает возможность сокращенной обработки отходов и, в частности, избыточного шлама, за ускоренные приемлемые периоды времени, сравнимые с общим количеством времени для обработки деструкцией при повышенной температуре.

Условия способа изложены в подробном описании, которое приведено ниже, и хотя оно относится конкретно к обработке избыточного шлама, однако, его можно применять в общем при обработке отходов. Небольшие изменения этих условий можно сделать на основе опыта среднего специалиста, в зависимости от конкретного типа обрабатываемых отходов.

Как показано на Фиг.1, общая схема способа обработки согласно настоящему изобретению включает, в общем, первую стадию предварительного механического измельчения, выполняемого непосредственно на поступающем избыточном шламе, подвергая указанный шлам интенсивной рубке, чтобы расщепить/разорвать вещества твердой консистенции и получить разрыв клеточного строения биомассы с высвобождением внутриклеточного материала. Однако эта стадия не всегда является строго необходимой, в особенности в случае малых предприятий, но она дает возможность снизить время выполнения последующих стадий и/или получить повышенную эффективность.

Следующая стадия представляет собой кислотный окислительный гидролиз, выполняемый на уже расщепленном шламе, с целью окисления непосредственно до диоксида углерода всех веществ, подверженных окислению в условиях способа, а также химической модификации остаточного неокисленного материала, в основном состоящего из структурированных полисахаридных соединений, представленных производными целлюлозы средней и высокой молекулярной массы (кристаллическая и/или аморфная целлюлоза), несброженной растительной целлюлозой пищевого происхождения (зелень, фрукты и т.п.), другими низшими полисахаридами, включающими гликозидные соединения, подверженные гидролизу на более короткие цепи посредством кислотного гидролиза, чтобы гидролизовать эфирные связи и высвободить связанные с ними агликоны; глицеридами и другими сложными эфирами, состоящими из длинноцепочечных жирных кислот, в основном пищевого происхождения (жиры и масла), связанными с глицерином посредством одного или более радикалов R (где R>С₆), но также из простых эфиров, линейных и/или разветвленных, из различных источников, среди которых присутствует рыбная пищевая цепочка и синтетические смазочные вещества; сложных белков, среди которых гликопротеины, липопротеины, фосфолипиды, аминосахара и сульфопротеины; сульфурированных веществ, среди которых сульфитированные (R-OSO₂-R'), сульфатированные (R-OSO₃-R') и сульфонированные (R-SO₃R') соединения, где R представляет собой типичный органический радикал и R' может представлять собой водород (Н), металл (М) или любой другой органический и/или неорганический радикал; тиопроизводных органических соединений, тиоспиртов, тиоэфиров, меркаптанов, сульфоксидов, сульфонов и т.д.; неорганических восстановительных соединений, таких как элементарная сера, сульфиды, сульфиты, тиосульфаты, тетра-ионаты, гидросульфиты и т.д.; других веществ с восстановительным действием, гидразина и его производных, гидроксиламина и его производных, фосфина и его производных, фенольных и полифенольных производных, переходных (так называемых тяжелых) металлов с низшей валентностью и всех других соединений восстановительной природы, подверженных окислению до более высокой валентности в реакционной среде; веществ с окислительным действием: активных галогенов с нулевой валентностью (например, активный хлор) и их органических производных (хлораминов), и неорганических производных (гипохлоритов, диоксида хлора и т.д.); окисляющих соединений азота, фосфора и серы, а также марганца, хрома и других тяжелых переходных металлов с более высокой валентностью и имеющих окислительный характер; всех других органических веществ и/или неорганических соединений окислительного характера и способных нарушить обычную активность биомассы, гумусовых и фульвовых кислот; всех других соединений, известных или неизвестных, подверженных модификации в реакционной среде.

Затем следует фаза щелочного окислительного гидролиза, выполняемого с целью как гидролиза, путем омыления, тех сложных веществ, среди которых агликоны, высвобождающиеся на предварительной кислотной фазе, обычно принадлежащих, в качестве примера, к классам, указанным ниже, так и осаждения тяжелых металлов (переходных элементов), окисленных до высокой валентности, гидроксиды которых обычно менее растворимы в водной среде и поэтому отделяются путем флокуляции, отстаивания и фильтрации: органических соединений, имеющих амидную связь (-CO-NH-), сложных клеточных белков, простых белков (петозы, пептоны) до тех пор, пока реакция не приводит к получению свободных аминокислот и, наконец, свободного аммиака (это происходит, когда время обработки является очень длительным), других амидных соединений, включающих синтетические; органических соединений, омыляемых сложноэфирной связью (-COOR); триглицеридов растительных и животных жиров и масел, негидролизованных, или только частично гидролизованных на предварительной кислотной фазе, растительных и животных фосфатидов с другим нитрифицированным конечным радикалом и/или другим жирным радикалом, органических фосфорированных, фосфонированных, фосфатированных соединений и подобных соединений; щелочное окисление глюкозидных и гликозидных соединений; бета-алкокси удаление используют для постепенного пилинга концевых гликозидных цепей производных целлюлозы, которые мгновенно окисляются до карбоксильных молекул с низкой молекулярной массой, среди которых представлены изо- и метасахаридные кислоты; путем продления времен обработки или повышения концентрации щелочного реагента (повышения рН) возможно продлить реакцию так, чтобы разрушить образовавшиеся гликозидные соединения с различными возможными перестановками, которые трудно регулировать; любых других соединений, известных или неизвестных, подверженных модификации в реакционной среде.

Выходящий продукт со стадии щелочного гидролиза, возможно обедненный какими-либо нерастворимыми гидроксидами металлов, которые могут быть отделены от жидкой фазы, как лучше описано ниже, затем подвергают стадии химического кондиционирования. Фактически замечено, что понижение рН от значения примерно 11,0-12,0 в конце стадии щелочного гидролиза до значения от 3,5 до 5,5 заметно улучшает как стадию коалесценции/флокуляции, так и скорость отстаивания конечного отработанного, т.е. непрореагировашего, осадка. Поэтому, после удаления нерастворимых гидроксидов металлов, элюат подвергают коррекции рН, доводя до требуемого значения, составляющего от 3,5 до 5,5, путем добавления кислотного реагента, предпочтительно серной кислоты, которая не является летучей.

Следует отметить, что это химическое кондиционирование также в равной степени является преимущественным в случае, когда после последующей стадии отделения нерастворимого остатка полученный элюат направляют рециклом выше по потоку, а именно в процесс очистки, который является источником шламов. Фактически, без этого кондиционирования элюат мог бы в конце концов иметь очень высокое щелочное значение рН (11,0-12,0), что не является подходящим для подачи его рециклом непосредственно в резервуары или блоки, используемые для биологической обработки, которые работают в значительно более низком интервале рН, в пределах нейтральных значений, и обычно они составляют от 7,0 до 8,5.

После стадии кондиционирования массу пропускают на стадию отделения нерастворимого остатка. Эту стадию можно выполнять, например, в статическом отстойнике, где любой, все еще остающийся нерастворимый остаток можно отделить путем декантации. Добавление катионного полиэлектролита может дополнительно ускорить стадию декантации и значительно укрупнить структуру и размер хлопьев остатка. Однако из-за очень небольшого количества остатка, обычно присутствующего в конце цикла обработки по изобретению, операция статического отстаивания может быть лишней, поскольку гораздо проще, более практично и дешево подвергать массу простой фильтрации в рукавном фильтре или другому типу фильтрации, в соответствии с уже известными фильтрационными технологиями.

Наконец, как поясняется выше, может присутствовать возможная последующая стадия подачи рециклом элюата в процесс первичной очистки, в тех случаях, когда шлам обрабатывают на месте. Фильтрован