EA003434B1

EA003434B1 - Способ обработки отходов

Info

Publication number: EA003434B1
Application number: EA200200474A
Authority: EA
Inventors: Алан Розич
Original assignee: Програм Менеджмент Компани
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2003-04-24
Also published as: EP1244601A1; EP1244601A4; AU1216201A; AU767197B2; CA2387935C; MXPA02003936A; ATE441621T1; HRPK20020295B3; HRP20020295A2; BR0014893A; JP4184661B2; EA200200474A1; CZ303459B6; KR20020043641A; EP1244601B1; CZ20021331A3; CA2387935A1; PL354649A1; CN1379735A; JP2003512159A

Abstract

Объединенный способ обработки органических отходов, включающий стадии выполнения биологического сбраживания органических отходов в биореакторе (20); введения полученной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в контакт с одним или более окислителей (42) в установке (40) для химической обработки; оперативного контроля окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в установке (40) для химической обработки и регулирования концентрации окислителей (42) для сохранения ОВП в пределах выбранного диапазона, превышающего 0 мВ для модифицирования смеси, чтобы сделать ее более пригодной для биодеструкции; и возвращения модифицированного отходящего потока в биологический реактор (20). Совместное воздействие улучшенной способности к биодеструкции путем химической модификации и регулируемая рециркуляция твердых веществ биологического происхождения приводит к снижению образования обработанных твердых биологических веществ почти к нулю.

Description

Настоящее изобретение касается усовершенствования способов и систем обработки органических отходов, в частности, усовершенствования способов и систем для снижения образования обработанных твердых биологических веществ в системах, в которых используются процессы биологической обработки.

Предшествующий уровень техники

Разработано много способов получения отходящих потоков с составом, допустимым с точки зрения окружающей среды, путем биологической обработки органических отходов. В процессах обработки биологических отходов сточные воды вводятся в контакт с активными твердыми веществами биологического происхождения (т.е. твердыми веществами биологического происхождения, содержащими живые микроорганизмы) для превращения органических компонентов отходов в такую форму, которую можно отделить от водного отходящего потока. Однако в результате этих процессов обычно образуются большие количества осадка, состоящего в основном из микроорганизмов и других твердых веществ биологического происхождения в воде, которые должны затем проходить обработку и удаляться такими способами как сжигание, захоронение в землю или в океане, и с помощью других химических, биологических или механических способов.

Сбраживание осадка для разложения, включающее дальнейшую биологическую обработку твердых веществ биологического происхождения, широко использовалось для снижения объема осадка до удаления. Главным недостатком такого принципа является то, что он требует длительных периодов выдерживания и, соответственно, больших систем обработки. Предложено много способов для улучшения эффективности сбраживания осадка. Например, в патентах США №№ 3547814 и 3670887, общее количество твердых веществ сначала удаляется из сточных вод сетчатыми фильтрами, а остальные отходы вводятся в контакт с кислородсодержащим газом и активным осадком (илом).

Другой технологией обработки осадка является длительное аэрирование, которое увеличивает степень самоокисления твердых веществ, в результате чего уменьшается остаток твердого биологического продукта. К сожалению, скорость окисления обычно очень небольшая, что снижает воздействие на образование осадка. Кроме того, большой размер установки и высокие эксплуатационные расходы, необходимые для этих систем, часто делают аэрирование непрактичным и неэкономичным.

Патент США № 4246099 описывает сочетание аэробных/анаэробных способов уменьшения количества и стабилизации твердых веществ биологического происхождения, получаемых способами с использованием активного осадка. По одному способу осадок из городской очистной станции сначала вводили в контакт с кислородсодержащим газом в условиях аэробной обработки, чтобы частично уменьшить содержание способных к биодеструкции летучих твердых частиц в состоянии суспензии, и затем подвергали аэробному сбраживанию для частичной стабилизации осадка. Используется термическое аэробное сбраживание, которое в ссылочном материале называется автотермичным аэробным сбраживанием (АТАС), при котором реактор работает с повышенными температурами, например, приблизительно от 45 до 75°С, или в термофильном диапазоне. Анаэробная стадия используется для биологического растворения органических соединений и стабилизации твердых частиц осадка. Сочетание процессов целенаправленно снижает количество твердых веществ биологического происхождения в осадке до менее 40% способных к биодеструкции летучих твердых частиц в состоянии суспензии, которые вводятся в зону сбраживания.

В патенте США №4026793 описан способ аэробного сбраживания для снижения содержания твердых веществ в органическом осадке, способном к биодеструкции, в котором сбраживание выполняется в сосуде, где температура поддерживается в пределах от 38 до 46°С.

Европейская патентная заявка ЕР 0936190 описывает способ, при котором твердые вещества, отделяемые от стадии биологической обработки, подвергают окислению влажным воздухом для повышения способности к биодеструкции твердых веществ биологического происхождения или твердых отходов и возвращают в биореактор. Стадия химической обработки предусматривает использование окисляющего газа, как например, воздух или чистый кислород и обработку при температурах в пределах от 80 до 200°С и давлении от 1 до 40 атмосфер; рН реакции может составлять от 1 до 11 и время реакции может составлять от 10 до 180 мин. Окислители добавляются в семь отходов в выбранном стехиометрическом соотношении на основе рассчитанной химической потребности в кислороде (ХПК) отходов, что в основном приводит к использованию количеств химических реагентов, значительно превышающих действительно необходимые количества. Схемы окисления влажным воздухом (ОВВ) являются также дорогостоящими и сложными в регулировании и работе. Например, по мере изменения состава отходов, возникает необходимость увеличения температуры реакции и давления для успешной обработки более стойких отходов. Соответственно, оборудование установки должно быть рассчитано на работу в условиях более высоких температур и давления, чем те, которых ожидают. Процесс ОВВ также не может определить или различить весь осадок, поступающий в процессе рециркуляции в биореактор при контролировании образования твердых веществ.

Патент США №5948275 описывает использование ОВВ для обработки твердых веществ биологического происхождения с рециркуляцией твердых веществ биологического происхождения в процесс ОВВ. Главной целью такой обработки является превращение твердых веществ биологического происхождения в газы способом ОВВ. Также описана возможность извлечения частично окисленного отходящего потока для биологической обработки.

Патенты США №№ 5965096 и 5972226 описывают использование множества окислителей для разрушения смеси твердых веществ биологического происхождения и органических веществ в процессе ОВВ. Окислители добавляются в стехиометрических соотношениях в зависимости от ХПК (химической потребности в кислороде) смеси.

В патенте США № 6126838 используется реагент Фентона для катализации окисления потока органических отходов высокой концентрации при непрерывном электролитическом восстановлении катализатора, происходящем за пределами стадии окисления.

В предыдущих патентах этот заявитель описал усовершенствованный способ сбраживания осадка, в котором используется химический гидролиз или стадии химического окисления для улучшения способности к биодеструкции пористых (ячеистых) материалов и органических соединений, не поддавшихся химическому превращению. В патенте США № 4915840 (Ροζίοΐι) описано усовершенствованное снижение содержания осадка при аэробном способе обработки городских отходов. Уменьшение содержания осадка регулируется введением в контакт части твердых веществ биологического происхождения и непревращенных органических веществ с кислотой или щелочью, чтобы гидролизовать макромолекулярные органические вещества и растворить неорганические вещества в потоке отходов. Это средство гидролиза модифицирует макромолекулярные компоненты клеточных структур и делает их по существу растворимыми, таким образом увеличивая способность биологически активных организмов осуществлять термофильное разрушение внутри биореактора.

Патент США № 5141646 (ΒοζίοΗ) описывает способ, при котором осадок непосредственно загружается в реактор автотермичного аэробного сбраживания (АТАС) для обеспечения немедленного разложения. В нерабочие периоды часть осевших твердых веществ биологического происхождения удаляют из реактора АТАС и загружается в установку для химического гидролиза для обработки сильной кислотой или раствором щелочи. Гидролизованная струя смешивается с поступающим осадком, который затем подается непосредственно на АТАС.

В патенте США № 5492624 (также ΒοζίοΗ) описан способ обработки органических отходов, в котором стадия химического окисления используется вместо стадии химического гидролиза, которая используется в патентах №№ 4915840 или 5141646. Химическое окисление существенно снижает химическую потребность в кислороде (ХПК) органического материала, улучшая эффективность и снижая общую потребность в окислении в реакторе АТАС. В результате способа не вырабатывается обильных количеств растворенных твердых веществ, получающихся при добавлении кислот или щелочей, необходимых для развития химического гидролиза. Растворенные твердые вещества могут оказывать вредное воздействие на стадию биологической обработки и другие процессы дальнейшей обработки, которые могут быть включены. Другим преимуществом этого способа является то, что растворение, выполняемое с помощью повышенных температур в реакторе АТАС, происходит перед стадией химического окисления, что устраняет дублирование и недостатки, присущие предшествующему уровню техники. Стадия химического окисления часто выполняется при температурах, превышающих атмосферную точку кипения отходов для окисления стойких соединений. Находимые температуры меняются в широком диапазоне по мере изменения состава отходящего потока. В таких случаях оборудование для химического окисления подбирается для наиболее высоких температур и давлений, которые предусматриваются во время обработки.

Как видно из обзора предшествующего уровня техники, относящегося к способам биологической обработки, было предложено множество способов для снижения или уменьшения до минимума образования осадка и стабилизации избытка осадка, получающегося в аэробных процессах. Большинство из этих способов становятся довольно сложными и, в результате, эксплуатационные и капитальные расходы сильно возрастают. Кроме того, чрезвычайно трудно модифицировать большинство способов биологической обработки, чтобы добиться экономичного существенного уменьшения содержания осадка, на основе исходного органического материала, не говоря уже об устранении образования осадка, т.е. создать «систему нулевого осадка». В действительности, последней цели часто добиваются, но редко достигают, если не используют дорогостоящие дополнительные стадии физического отделения, как например обезвоживание и последующее сжигание.

Краткое описание изобретения

Предлагаются способы и системы для уменьшения содержания осадка, получающегося во время биологической обработки. Один аспект настоящего изобретения касается способов биологической обработки органических отходов, при которых после того, как органические отходы подвергаются биологическому сбраживанию, по меньшей мере, часть смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенный органический материал переносятся в установку для химической обработки, где они вводятся в контакт, по меньшей мере, с одним окислителем в установке для химической обработки при высоком окислительно/восстановительном потенциале (ОВП), который регулируется с помощью оперативного контроля ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ и добавлением окислителей в смесь по необходимости для поддержания ОВП на выбранном высоком уровне. Поддерживая ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ в установке для химической обработки на достаточно высоких уровнях, например, 0 мВ и выше, можно получать высокомодифицированный отходящий поток, в результате чего достигаются значительные улучшения способности к биодеструкции, когда модифицированный отходящий поток затем подвергается дальнейшему биологическому сбраживанию.

Несмотря на то, что использование ОВП не ограничено какой-либо одной теорией, считается, что его использование для направления процесса окисления более эффективно регулирует качество отходящего потока вне зависимости от используемых окислителей, поскольку ОВП непосредственно связан с активностью окислителей в смеси. Регулирование химических окислителей, основывающееся на ОВП, также исключает многие проблемы, которые возникают, когда окислители добавляются согласно стехиометрическим количествам, например, исключает необходимость непрерывного регулирования температуры реакции и давления, чтобы соответствовать изменениям в составе отходящего потока, а также исключает возможность недооценки степени окисления отходов и уменьшает расход химических веществ.

Согласно этому аспекту настоящего изобретения, предлагается способ биологической обработки органических отходов, включающий:

(а) подачу органических отходов в биологический реактор и выполнение биологического сбраживания органических отходов для превращения, по меньшей мере, части органических отходов в чистый слив с осадка и смесь твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала;

(б) введение, по меньшей мере, части смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в контакт, по меньшей мере, с одним окислителем в установке для химической обработки;

(в) оперативный контроль окислительновосстановительного потенциала (ОВП) смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в установке для химической обработки и регулирование концентрации окислителя для поддержания ОВП смеси, превышающего 0 мВ для превращения твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в модифицированный выходящий поток; и (г) возвращение модифицированного отходящего потока в биологический реактор для дальнейшей обработки.

В одном примере реализации этого аспекта изобретения уровень ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ оперативно контролируется, и к смеси отходов добавляется один химический окислитель, как например, кислородсодержащий газ, для поддержания ОВП на необходимом уровне.

В другом примере реализации способа согласно изобретению ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ оперативно контролируется, и сочетания химических окислителей, таких как кислород, перманганат, пероксид и т.д., и химических катализаторов, как например, гептагидрат сульфата железа, пероксид, кислота или щелочь и т.д. добавляются для поддержания ОВП на необходимом уровне.

В следующем примере реализации изобретения ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ оперативно контролируется, и используется электролитическое расщепление (электролиз) водной смеси для получения радикалов гидроксильных групп для поддержания ОВП на необходимом уровне.

В другом примере реализации изобретения ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ регулируется последовательными ступенями, чтобы обеспечить более эффективное уменьшение осадка. Смесь твердых веществ биологического происхождения/органических веществ вводится в контакт с первым окислителем для регулирования ОВП смеси приблизительно до 0 мВ или больше, и затем ОВП смеси вводится в контакт со вторым окислителем для регулирования ОВП смеси приблизительно до +200 мВ или больше, когда смесь находится в реакции.

В еще одном примере реализации способа согласно изобретению ОВП смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ регулируется приблизительно до +500 мВ или больше добавлением окислителей согласно описанным здесь способам и подвергается дефлегмации при давлениях около одной атмосферы.

Ί

Настоящее изобретение также касается объединения различных химических и физических способов обработки в системы биологической обработки, чтобы достигнуть существенного уменьшения образования обработанного осадка, приблизительно до нулевого осадка. В примере реализации этого аспекта настоящего изобретения различные способы поддержания скорости увеличения обработанного осадка системы меньше чем приблизительно 0,05 в сутки^-1, или увеличения скорости респирации активных организмов, объединяются с регулированием химического окисления на основе ОВП. Сохраняя скорость увеличения обработанного осадка системы, составляющую приблизительно менее 0,05 сутки^-1, образование твердых веществ биологического происхождения снижают до минимума в биологической системе, в результате чего уменьшается рециркуляция углерода через систему.

Предложены различные способы поддержания низкой скорости увеличения обработанного осадка системы, включая отделение части смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ, получаемой в биологическом реакторе, и рециркуляция ее в биологический реактор для регулирования скорости увеличения обработанного осадка системы. Другие способы также могут быть использованы, включая добавление зрелых клеток в биореактор и добавление ферментов в выходящий из биореактора поток с целью увеличения скоростей респирации твердых веществ биологического происхождения и регулирования выхода клеток.

Чтобы было понятно в деталях, как достигаются описанные выше аспекты изобретения, ниже приводится описание конкретных примеров реализации изобретения, примеры которых показаны на прилагаемых чертежах. Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на конкретные примеры реализации, понятно, что они не ограничивают изобретение, и возможны замены и модификации, не выходящие за рамки сути и объема изобретения.

Описание чертежей

Фиг. 1 - блок-схема объединенной системы обработки отходов, включающая биологическую обработку и непосредственный оперативный контроль и регулирование окислительновосстановительного потенциала при одноступенчатом способе химического окисления.

Фиг. 2 - блок-схема двухступенчатого химического окисления, включающая оперативный контроль и регулирование окислительновосстановительного потенциала в каждой ступени.

Фиг. 3 - блок-схема двухступенчатого способа химического окисления, включающего добавление множества окислителей во второй ступени.

Фиг. 4 - принципиальная схема контактной камеры для электролиза.

Фиг. 5 - блок-схема двухступенчатого способа химического окисления, включающего подачу подвергнутой электролизу воды на вторую ступень.

Фиг. 6 - блок-схема двухступенчатого способа химического окисления, включающего прямой электролиз части потока, отходящего из первой ступени.

Фиг. 7 - блок-схема одноступенчатого способа химического окисления, при котором обрабатываемый поток подвергается дефлегмации с окислителем.

Фиг. 8 - принципиальная схема респирометра, находящегося в технологической линии.

Фиг. 9 - блок-схема способа с биореактором, включающего регулирование среднего времени удержания клеток.

Фиг. 10 - блок-схема способа с биореактором, включающего прямое стимулирование эндогенной (возникающей внутри микроорганизма) респирации и регулирование среднего времени удержания клеток.

Фиг. 11 - блок-схема объединенной системы обработки отходов, включающей биореактор с рециркуляцией твердых веществ биологического происхождения для регулирования среднего времени удержания клеток и двухступенчатым химическим окислением, с прямым оперативным контролем окислительно-восстановительного потенциала.

Подробное описание изобретения

Используемый в данном описании термин «способ биологической обработки» или «биологическая обработка» означает любой способ биологической обработки, известный в этой области, включая например, аэробный, анаэробный или факультативные способы.

Аэробные способы являются способами биологической обработки, которые происходят в присутствии кислорода и включают, например, способ автотермичного аэробного сбраживания (АТАС), как например те, что описаны в патентах США №№ 5492624 и 4915840.

Анаэробные способы включают биологическое разложение органического и неорганического вещества в отсутствии кислородсодержащего газа, и, в основном, обычно использовались для сбраживания твердых веществ биологического происхождения, но также использовались в контактных способах суспензий твердых веществ для стабилизации высококонцентрированных растворимых отходов.

Факультативные способы включают биологическое разложение органического и неорганического вещества, в которых микроорганизмы не реагируют на присутствие или отсутствие кислорода. Обычно при факультативных способах содержимое реактора в таких системах не нагревали и не смешивали, но способы, в которых используется нагрев, и замедление роста осадка могут применяться для сокращения времени, необходимого для сбраживания твердых веществ биологического происхождения.

«Респирация», как термин, используемый здесь, является мерой клеточной метаболической активности в твердых веществах биологического происхождения, особенно скорости, с которой твердые вещества биологического происхождения превращают органические материалы обрабатываемого потока в газообразную форму. Для аэробных систем респирация может определяться скоростью поглощения кислорода твердыми веществами биологического происхождения или скоростями, с которыми вырабатываются углекислый газ и другие газы. Есть другие средства определения респирации для анаэробных и факультативных способов.

Используемый здесь термин «химическая потребность в кислороде» (ХПК) отражает количество кислорода, которое теоретически необходимо для превращения соединенных потоков твердых веществ биологического происхождения и органических отходов в углекислый газ.

Используемый здесь термин «окислительно-восстановительный потенциал» (ОВП) смеси, например смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ, является мерой потенциала смеси для развития реакций окисления или восстановления. ОВП выражен в единицах электродвижущей силы, обычно в милливольтах (мВ), где положительное количество означает тенденцию развития окислительных реакций, а отрицательное количество означает тенденцию развития восстановительных реакций.

Используемый в настоящем описании термин «электролиз» касается разложения воды для образования радикалов гидроксильных групп приложением электродвижущего потенциала к части водного потока. Согласно изобретению вода, подверженная электролизу, может добавляться к потоку отходов, или часть потока отходов может быть непосредственно подвергнута электролизу.

Настоящее изобретение предусматривает биологическую обработку и химическую обработку в объединенной системе для превращения потоков органических отходов в углекислый газ и другие газы, по существу, с нулевым образованием обработанного осадка. В основном, способ биологической обработки отходов согласно изобретению включает биологическое сбраживание органических отходов в течение определенного времени и перенос, по меньшей мере, части смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в установку для химической обработки, где она вводится в контакт, по меньшей мере, с одним окислителем в установке для химической обработки. Модифицированный отходящий поток затем возвращается в процесс биологической обработки. Способ использует оперативный контроль специфического параметра для оптимизации и регулирования процесса химической обработки, в результате чего получается высокомодифицированный отходящий поток, который затем возвращается в биологический реактор для дальнейшей обработки.

Фиг. 1-11 представляют собой выбранные примеры реализации настоящего изобретения. Однако следует понять, что описываемые специфические детали, если они не имеют другого обозначения, используются исключительно для иллюстрации и не ограничивают изобретение. Кроме того, определенные признаки, как например, местонахождение и типы точек оперативного контроля, контейнеры для хранения окислителя и оборудование для регулирования потока и корректирования, опущены для ясности. Их устройство и объединение в системы и процессы настоящего изобретения будут понятны специалистам в этой области. Кроме того, несмотря на то, что выбранные примеры реализации представлены как непрерывные процессы, изобретение может быть легко приспособлено для периодических и полунепрерывных процессов и реакторов различных конструкций методами, которые известны специалистам.

Как показано на фиг. 1, в предпочтительном примере реализации этого аспекта настоящего изобретения поток 11 водных отходов, содержащий органический материал, смешивается с отходящим потоком 43, возвращенным из установки 40 для химической обработки. Предпочтительно, эти два потока 11 и 43 смешиваются в смесительном устройстве 28, для образования отходящего потока 21. Смесительное устройство 28 может быть встроенной в технологическую линию мешалкой или любым другим подходящим, известным в данной области смесителем. Отходящий поток 21 затем выгружается в биореактор 20 для биологической обработки. Предпочтительно, кислород подается в биореактор в виде сжатого воздуха 22. Более предпочтительно, сжатый воздух обогащен кислородом, приблизительно до 50%. Газы, получающиеся при микробиальной деструкции органического материала, вместе с избытком воздуха, могут отбираться из биореактора 20 для дальнейшей обработки (не показано) или удаляются в атмосферу (не показано). Содержимое 23 реактора, содержащее твердые вещества биологического происхождения и не вступивший в реакцию органический материал, предпочтительно выгружаются в гравитационный отстойник 30, где твердые вещества биологического происхождения и обработанный отходящий поток разделяются на два или более слоев вследствие разницы их плотностей. Может использоваться другой известный в данной области способ разделения, включая, например, мембранное отделение, фильтрацию растворенным воздухом (ФРВ), кавитационную воздушную фильтрацию (КВФ) или реактор для балластированной флокуляции (РБФ). Избыток пены, образующейся в биореакторе, может непосредственно направляться в установку 40 для химической обработки с целью последующей обработки (не показано). Чистый верхний слой в отстойнике 30 извлекается в виде отходящего потока 31, который можно сливать или подвергнуть последующей обработке (не показано). Нижний слой, содержащий твердые вещества биологического происхождения и не вступившие в реакцию органические вещества, извлекается в виде потока твердых веществ биологического происхождения/органических веществ. В некоторых случаях применения функции биореактора 20 и отстойника 30 могут выполняться в одной установке.

Предпочтительно, поток 34 твердых веществ биологического происхождения/органических веществ пропускается через установку для уменьшения размера частиц, чтобы обеспечить размер частиц твердых веществ известного нужного размера в потоке 36, что улучшит эффективность последующей обработки. Уменьшение размера частиц описано ниже более подробно.

Поток 36 твердых веществ биологического происхождения/ органических веществ выгружается в установку 40 для химической обработки, где твердые вещества и не вступивший в реакцию органический материал частично окисляются. Химическая обработка улучшает способность к деструкции отходов, увеличивая скорость, с которой органический материал минерализуется в углекислый газ. Согласно настоящему изобретению, качество отходящего потока 43 и оптимизация биологического процесса регулируется путем оперативного контроля окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) отходящего потока 43 и добавления окислителя 42 по необходимости для поддержания выбранного ОВП. Контрольно-измерительное устройство 45 ОВП и регулятор потока 46 могут содержать любое устройство, подходящее для этих целей; в этой области известны различные такие устройства. Поскольку ОВП используются в качестве регулирующего параметра, контрольно-измерительное устройство 45 ОВП и регулятор потока 46 могут быть автоматическими, чтобы работать вне зависимости от того, какие окислители, в частности, добавляются. Согласно этому принципу, химические окислители могут добавляться на основании измерений в реальном времени химической активности, а не добавляться в заданном соотношении, исходя из определенной химической потребности в кислороде смеси. Использование окислителей при относительно высоких температурах превращает пористый материал и органический материал, не вступивший в реакцию, в более растворимые формы, которые, следова тельно, легче поддаются биодеструкции. Регулированием заданного уровня ОВП можно изменять расход химического добавления для растворения органических веществ до оптимальной степени с целью регулирования качества отходящего потока и эффективно уменьшать количество используемых химических веществ, по сравнению с регулированием стехиометрического соотношения окислителей на основе химической потребности в кислороде (ХПК).

Предпочтительно, ОВП поддерживается на уровне от 0 мВ или выше. Более предпочтительно, ОВП поддерживается на уровне +200 мВ или больше. Предпочтительные условия реакции окисления в диапазонах предпочтительного ОВП включают приблизительно нейтральный рН, относительно высокие температуры, приблизительно от 120 до 300°С, и относительно высокие давления, приблизительно от 2 до 10 атм. По мере увеличения ОВП потока отходов, для достижения оптимальных условий обработки могут быть использованы более низкие температуры и давления. Например, при величинах ОВП приблизительно от +500 мВ и больше, биодеструкция смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ может быть значительно улучшена дефлегмацией (возвратом промежуточного продукта конденсации) смеси при давлениях, близких к атмосферному. Опытные практики признают, что другие параметры, такие как время удержания, будут изменяться в зависимости от условий реакций, необходимого качества отходящего потока и природы обрабатываемых отходов.

Любой химический окислитель, подходящий для обработки отходов, может быть использован, включая, например, сжатый воздух, обогащенный кислородом воздух, кислородсодержащий газ, перманганат, пероксид или другой источник радикалов гидроксильных групп. Предпочтительно, окислителем 42 является сжатый воздух, обогащенный кислородом воздух, или кислородсодержащий газ. Наиболее предпочтительно, окислителем 42 является сжатый воздух, обогащенный кислородом приблизительно до 50%.

Однако окислитель 42 может содержать сочетания химических окислителей. Использование множественных окислителей дает возможность большой гибкости в обработке отходов. Предпочтительно, окислители выбираются, чтобы обеспечить режим наиболее экономичной обработки для определенных существующих отходов. Кроме того, поскольку ОВП может регулироваться вне зависимости от определенных используемых окислителей, разные сочетания химических окислителей, или окислителей и катализаторов (например, гептагидрат сульфата железа, пероксид, регулирование рН и т.д.) могут заменяться для соответствия изменениям в отходящем потоке 11 отходов или требованиям для отходящего потока 31.

Окислитель 42 может быть обеспечен на месте электролизом воды для получения радикалов гидроксильных групп. Может использоваться только один электролиз, или в сочетании с другими химическими окислителями, чтобы увеличить ОВП потока отходов до требующегося уровня. Предпочтительно, вода подвергается электролизу приложением прямого тока по матрице электродов в контактной камере.

После обработки в установке 40 для химической обработки, полученный в результате модифицированный отходящий поток 43 предпочтительно возвращается в головной этап способа, где он смешивается с водным потоком 11 отходов и выгружается в биореактор 20 для дальнейшей обработки. Крупнозернистый песчаник или другие тяжелые неорганические частицы могут быть удалены из отходящего потока 43, (не обязательно), прежде чем отходящий поток 43 возвращается в биореактор 20. В качестве альтернативы, крупнозернистый песчаник или другие тяжелые неорганические частицы собираются в биореакторе 20. Концентрированный крупнозернистый песчаник или другие тяжелые неорганические частицы удаляются после химической обработки использованием подходящих технологий удаления неорганических твердых частиц (не показано).

Фиг. 2 представляет способ химической обработки с использованием двух окислителей последовательными ступенями. Поток 36 твердых веществ биологического происхождения/органических веществ выгружается в первый химический реактор 50. Предпочтительно, ОВП содержимого 53 реактора регулируется в пределах приблизительно от 0 мВ или выше использованием контрольно-измерительного устройства 55 и регулятора потока 56, чтобы регулировать добавления окислителя 52 в реактор 50. Предпочтительно, окислителем 52 является сжатый воздух, обогащенный кислородом воздух или кислородсодержащий газ. Более предпочтительно, окислителем 52 является сжатый воздух, обогащенный кислородом приблизительно до 50%. Другие условия реакции описаны для стадии химической обработки по фиг. 1.

Содержимое первого химического реактора 50 удаляют в виде отходящего потока 53, который затем смешивается с окислителем 61. Предпочтительно, смешение происходит в смесительном устройстве 68, с образованием отходящего потока 62, который затем выгружается во второй химический реактор 60. Предпочтительно, ОВП реактивной смеси регулируется на уровне +200 мВ или больше. Окислителем 62 может быть любой химический окислитель, подходящий для обработки отходов. Предпочтительно, окислитель 62 содержит водный раствор перманганата, пероксида, или какойнибудь другой источник радикалов гидроксиль ных групп, чтобы служить катализатором/инициатором реакций окисления. Более предпочтительно, окислителем 62 является раствор пероксида. Другие предпочтительные условия реакции подобны тем, которые описаны для способа химической обработки по фиг. 1. Содержимое второго химического реактора 60 удаляется в виде отходящего потока 63 и возвращается в начало системы обработки для прохождения обработки в биореакторе 20.

Использование сочетания окислителей позволяет оптимизировать скорости биодеструкции отходов различных составов, чтобы значительно увеличить способность к биодеструкции с наиболее низкими затратами. Предпочтительно, основная масса окислителя добавляется, когда ОВП отходящего потока составляет приблизительно от 0 мВ или выше, то есть после обработки в первом химическом реакторе 50. Это повышает эффективность окислителей для увеличения способности к биодеструкции необходимых материалов.

Фиг. 3 представляет пример реализации настоящего изобретения, относящегося к примеру по фиг. 2. Отходящий поток 36 выгружается в первый химический реактор 150, где он обрабатывается при регулируемом ОВП приблизительно от 0 мВ и больше. Химические окислители 161а, 161Ь смешиваются с отходящим потоком 36 и выгружаются во второй химический реактор 160 для обработки при регулируемом ОВП предпочтительно от +200 мВ или больше. Добавление множества окислителей дает большую гибкость в обработке отходов. Предпочтительно, окислители 161а, 161Ь выбираются для обеспечения режима наиболее экономичной обработки для определенного диапазона существующих отходов. Различные сочетания химических окислителей или окислителей и катализаторов (например, гиптагидрат сульфата железа, пероксид, регулирование рН, и т. д.) могут заменяться в цифровых позициях 161а, 161Ь для соответствия изменениям в отходящем потоке 11 отходов или требованиям для отходящего потока 31.

В другом варианте реализации этого изобретения, окислитель обеспечивается на месте электролизом воды для получения радикалов гидроксильных групп. Может использоваться один электролиз, или в сочетании с другими химическими окислителями для увеличения ОВП потока отходов до нужных уровней. Предпочтительно, вода подвергается электролизу приложением прямого тока по матрице электродов в контактной камере. Пример контактной камеры 80 представлен на фиг. 4. Камера 80 содержит контейнер 83а с герметично закрывающейся крышкой 83Ь. Катод 84 и анод 86 расположены внутри камеры 80, при этом один конец каждого электрода проходит через крышку 83Ь, через герметизирующиеся отверстия 85. Катод 84 содержит сетчатый цилиндр 84а и ка тодный стержень 84Ь, которые электрически соединены один с другим, а анод 86 является цилиндром, расположенным внутри сетчатой клетки 84а. Электроды другой формы и устройства могут быть успешно использованы. Предпочтительно, как анод 86, так и катод 84, сделаны из стали, углерода, или другого нереактивного материала. Стабильный прямой ток, достаточный для получения необходимой скорости электролиза, прикладывается к катоду 84 и аноду 86 от источника энергии 88. Типичные плотности тока будут составлять в пределах приблизительно от 20 до 500 А/м². Когда водный поток 81 течет через контактную камеру 80, молекулы воды распадаются, образуя свободные радикалы водорода и кислорода, которые восстанавливаются, образуя главным образом радикалы гидроксильных групп. Подвергнутый электролизу отходящий поток 82 отводится из контактного электролизёра 80.

Фиг. 5 представляет пример реализации двухступенчатого способа химической обработки по фиг. 3, при котором контактная камера 80 используется для получения электролизованной воды из чистого водного отходящего потока 81. Прошедшая электролиз вода отводится в виде окислителя 161Ь и дозированно подается в отходящий поток. Преимуществом этого примера реализации является то, что получают окислитель 161Ь, необходимый для уменьшения опасности коррозии, взрыва или воспламенения, которая может возникать при хранении и транспортировке химических окислителей.

Фиг. 6 представляет альтернативный пример реализации двухступенчатого способа химической обработки, где часть 381 отходящего потока 353 из первого химического реактора 350 направляется в контактную камеру 380 для электролиза. Подвергшийся электролизу поток 382 добавляется обратно в отходящий поток 353. Количество отходящего потока 353, которое отводится для электролиза, регулируется контрольно-измерительным устройством 365 регулятора потока 386 для поддержания постоянного ОВП в отходящем потоке 363.

Предпочтительно, смесь твердых веществ биологического происхождения/органических веществ проходит химическую обработку дефлегмацией смеси при давлениях приблизительно около одной атмосферы. По мере увеличения ОВП потока отходов, могут использоваться более низкие температуры и давления для достижения оптимальных значений обработки (очистки). При значениях ОВП приблизительно +500 мВ или больше, способность к биодеструкции смеси твердых веществ биологического происхождения/органических веществ может быть эффективно улучшена дефлегмацией смеси при атмосферных давлениях. Фиг. 7 представляет систему согласно этому примеру реализации настоящего изобретения. Химический окислитель 461, предпочтительно сильный окислитель, как например, гипохлористая кислота и подвергнутая электролизу вода 482 из контактной камеры 480, смешиваются с потоком 436 твердых веществ биологического происхождения/органических веществ, предпочтительно в смесительном устройстве 448, и выгружаются в химический реактор 440. Подогреватель 470, предпочтительно теплообменник, использующий отходящий поток 443 в качестве его горячей жидкости, может использоваться для поднятия температуры смешанного отходящего потока 441, при этом отходящий поток 443 реактора охлаждается для подачи в биореактор 20 (фиг. 1). Предусмотрено, что реакции окисления обычно обеспечивают достаточно теплоты для поддержания условий дефлегмации в реакторе. В некоторых обстоятельствах для поддержания дефлегмации может потребоваться дополнительное тепло. Соответственно, химический реактор 440 может содержать снабженный рубашкой котел 440а и колонну 440Ь с дефлегматором (для возврата промежуточного продукта) при атмосферном давлении. Дополнительное тепло обеспечивается котлу 440а с помощью вспомогательного подогревателя 490. Контрольно-измерительное устройство 445 ОВП и регуляторы потока 446, 486 регулируют ОВП в реакторе на заданном уровне приблизительно +500 мВ или больше. Предпочтительно, обработка выполняется приблизительно при нейтральном рН и температурах приблизительно атмосферной точки кипения содержимого реактора, или меньше. Обычно опытные практики понимают, что другие параметры, такие как время удержания, будут меняться в зависимости от условий реакции, необходимого качества отходящего потока и природы потоков отходов, проходящих обработку (очистку).

В каждом примере реализации этого изобретения поток твердых веществ биологического происхождения/органических веществ подвергается химическому окислению для растворения пористых материалов и других органических веществ и повышения скорости, с которой они подвергаются деструкции в газовые и минеральные формы в биореакторе. Оптимальные условия для химической реакции, включая (но не ограничиваясь) рН, температуру, давление и время удержания, а также выбор химических окислителей, могут определяться использованием способов, респирометрии. Это способы обычно измеряют скорость поглощения кислорода и/или образования углекислого газа в известном количестве твердых веществ биологического происхождения. Увеличенная респирометрическая чувствительность означает улучшение способности к биодеструкции обрабатываемых отходов. Поэтому в практике условия химической обработки предназначены для обеспечения лучшей респирометрической чувствительности в биореакторе.

Схематическое изображение расположенного в технологической линии респирометра 28 показано на фиг. 8. Управляющий таймер 24 открывает клапан 27 из расчета на определенный цикл, позволяя части потока 23 твердых веществ биологического происхождения/органических веществ втекать в устройство 28. Любой материал, находящийся внутри устройства 28, вымывается обратно в поток 23 входящей жидкостью, и таймер 24 закрывает клапан 27. Контрольно-измерительные устройства 25а, 25Ь измеряют изменения в концентрациях кислорода и углекислого газа, соответственно, в образце этого периода времени. Условия обработки соответственно регулируются для сохранения скорости изменения концентрации в заданных пределах. Контрольно-измерительные устройства 25а, 25Ь могут также иметь на поверхности регуляторы потока (не показаны) или другие устройства для регулирования работы системы. После заданного периода времени, управляющий таймер 24 снова открывает клапан 27, начиная новый цикл.

Другой аспект настоящего изобретения касается способа биологической обработки органических отходов, в котором скорость образования твердых биологических веществ регулируется на низких уровнях поддержанием низких скоростей увеличения обработанного осадка системы. Поддерживая эту скорость на уровне приблизительно менее 0,05 в сутки^-1, а более предпочтительно, приблизительно от 0,01 в сутки^-1 до 0,006 в сутки^-1, биодеструкция существенно увеличивается относительно выхода клеток, уменьшая таким образом рециркуляцию органического углерода через систему. После биодеструкции полученная смесь твердых веществ биологического происхождения/органических веществ предпочтительно переводится в установку для отделения твердых частиц, где отходы твердых веществ биологического происхождения/органических веществ отделяются от очищенного отходящего потока.

Могут использоваться любые подходящие способы для поддержания низких уровней увеличения обработанных осадков в системе. Предпочтительно, для настоящего изобретения, часть отделенных твердых биологических веществ/органических веществ возвращается в биореактор для регулирования скорости увеличения обработанного осадка Цп, которая находится в обратной зависимости от среднего времени удержания клеток или «старения осадка» 0_с. Тщательное удержание твердых биологических веществ в системе биологической обработки сохраняет низкие значения μ_η в системе. Это обеспечивает систему с экологической инерцией, которая дает низкие выходы клеток Υ_ο. В биологической системе, целью которой является получение нулевого осадка биологических твердых и органических веществ отходов, важ но сохранять низкие уровни выхода клеток, особенно если используется вспомогательная химическая или физическая обработка. Целью процесса химического модифицирования является сделать твердые материалы отходов способными к биодеструкции. Когда способный к биодеструкции материал возвращается в биологический реактор после модифицирования, существенно, чтобы только небольшая фракция ХПК (химической потребности в кислороде) в модифицированном отходящем потоке превращалась в твердые вещества биологического происхождения. При высоких величинах μ„ в реакторе выход Υ_ο будет большим, и относительно большая часть химически модифицированного материала превратится обратно в твердые биологические вещества. В таких условиях органический углерод, по существу, «вертится» по всей системе.

Этот аспект настоящего изобретения обеспечивает жесткий контроль образования твердых веществ биологического происхождения, при сохранении низких величин μ_η. и, следовательно, Υ_ο. Низкий уровень Υ_ο означает, что основная масса органического углерода в химически модифицированном материале, который возвращается в биореактор, не превращается в твердые биологические вещества, а превращается в газообразную форму (т.е. углекислый газ, метан, водород и т.д.) и выходит из системы. Это имеет решающее значение для того, чтобы разумно и экономично использовать систему, и избежать выходящего за разумные пределы и неэкономичного использования ступени химического модифицирования. Предпочтительно, чтобы величины μ_η составляли 0,05 в сутки^-1 или меньше, что соответствует величинам 20 суток или более для 0с. Более предпочтительно, чтобы величины μη составляли от 0,01 в сутки^-1, до 0,006 в сутки^-1, что соответствует величинам от 100 с до 150 суток для 0с. Величины Υ_ο могут косвенно регулироваться с помощью респирометрических технологий, как описано здесь, и создания условий в системах, предназначенных для обеспечения заданного выхода клеток.

Фиг. 9 представляет пример реализации этого аспекта настоящего изобретения. Поток 511 отходов соединяется с восстановленными твердыми биологическими веществами 533 и отходящим потоком 563, который вернулся из процесса, находящегося ниже по ходу потока (не показан). Предпочтительно, потоки 511, 533, 563 смешиваются в смесительном устройстве 528 до выгрузки в биореактор 520. В биореактор 520 подается кислород 522, наиболее предпочтительно, в виде обогащенного кислородом сжатого воздуха. Содержимое реактора выводится в виде потока 523 и направляется в установку для отделения твердых частиц, которая здесь показана как отстойник 530, где твердые биологические вещества/органические вещества концентрируются и выводятся в виде потока 532 биологических твердых веществ/органических твердых веществ. Чистый отходящий поток выводится в виде отходящего потока 531. Встроенный в технологической линии респирометр 528 измеряет респирометрическую активность твердых веществ биологического происхождения в содержимом 523 реактора и настраивает регулятор потока 536 для регулирования количества твердых биологических/органических веществ, возвращаемых в биореактор 520 в виде восстановленных твердых биологических веществ 533, для поддержания необходимой величины μ_η. Остаток 534 твердых биологических веществ/органических веществ 532 удаляется, или предпочтительно, подвергается последующей обработке, наиболее предпочтительно, описанной здесь химической обработке.

Предпочтительным способом сохранения низких величин μ_η и Υ_ο является увеличение θ^-1удержанием твердых биологических веществ в системе, как описано. Другие способы, которые могут использоваться для регулирования Υ_ο, включают добавление масс, выдержанных (зрелых) клеток в систему, добавление ферментов для увеличения респирации или подавления выхода клеток, и другие известные в данной области способы. Клеточная респирация может стимулироваться добавлением ферментативных препаратов в содержимое биореактора. Такое стимулирование дает более высокую скорость к биодеструкции, при этом подавляя выход клеток, и эффективно снижая μ_η.

В сочетании с другими аспектами настоящего изобретения, добавление ферментов уменьшает образование твердого обработанного биологического осадка почти до нуля. Ферментативный препарат \УТ-2000 (Абуапсеб ΒίοСа1а1у11С5 Согр., 4440, Уои Кагтап Луе., Ые^рой Веасб, СА) является предпочтительным для выполнения такого стимулирования согласно настоящему изобретению, но другие препараты могут использоваться с таким же эффектом. Фиг. 10 представляет систему биореактора, которая включает добавление фермента и рециркуляцию твердых веществ биологического происхождения. Ферментативный препарат 691 дозированно подается из сосуда 690 в объединенные потоки 611, 633, 663, которые предпочтительно смешиваются в смесительном устройстве 628 и выгружаются в биореактор 620. Респирометр 628, встроенный в технологическую линию, измеряет респирометрическую чувствительность отходящего из реактора потока 623 и регулирует скорость, с которой фермент 691 и биологические твердые вещества/органические вещества 633 возвращаются в биореактор 620 для поддержания Υ_ο и μ_η на их запланированных уровнях.

Как здесь говорилось, скорости химической обработки могут быть также улучшены уменьшением размера частиц твердых веществ биологического происхождения, до их введения в химический реактор. Уменьшение размера частиц может также использоваться для улучшения скорости биодеструкции в биореакторе благодаря увеличенному внедрению кислорода в частицу и увеличению скорости разжижения растворимых компонентов из частицы. Кроме того, процесс обработки может управляться более эффективно, когда известно распределение размеров биологических твердых частиц. Фиг. 11, например, показывает использование механического устройства 835а для уменьшения размера биологических твердых частиц в потоке 834 до распределения по известному размеру, чтобы более эффективно обработать частицы в химическом реакторе 840. Такое же устройство 835Ь используется для регулирования распределения частиц по размеру в потоке 833 твердых веществ биологического происхождения/органических веществ, которые возвращаются в биореактор 820. В данной области известны различные механические устройства, которые снижают гранулометрический состав твердых биологических веществ до регулируемого распределения по размеру. Обыкновенный практик, работающий в этой области, знает такие устройства и их применение.

Кавитация также может использоваться для уменьшения размера частиц, например гидравлическая, ультразвуковая и т.д. Кавитация (порообразование) обеспечивает дополнительное преимущество перед химической обработкой, заключающееся в том, что она образует радикалы гидроксильных групп. В качестве альтернативы, процессы кавитации могут быть использованы в самой установке для химической обработки. Например, окислители и химические катализаторы, упомянутые здесь, могут добавляться в поток твердых веществ биологического происхождения/органических веществ, и смесь может быть подвержена кавитации. Кавитация создает условия в смеси для увеличения реакций окисления, и следовательно улучшает способность к биодеструкции смеси твердых биологических/органических веществ.

Целью изобретения является уменьшение скорости образования твердых веществ биологического происхождения в биологической системе обработки (очистки) отходов для достижения по существу нулевого образования обработанного осадка. Настоящее изобретение объединяет биологические и химические системы обработки, а также другие признаки систем, описанные здесь, что обеспечивает комплекс рабочих параметров, которые можно регулировать, исходя из различных целей технологического процесса. Главной целью такого объединения является достижение наилучшей эффективности всей системы обработки, согласно технологическим мерам, как например устранение ХПК или образования твердых веществ биологического происхождения, экономическим мерам, как например, общая стоимость обработки и удаления, или сочетанию таких мер. Фиг. 11 представляет предпочтительный пример реализации для обработки очень стойких отходов высокой концентрации, где реализуется цель внедрения нескольких аспектов изобретения в объединенной системе. Блок 800А представляет участок биологической обработки системы, описанной здесь и показанной наиболее ясно на фиг. 9 и 10. Блок 800В воспроизводит способы химической обработки, используемые для модифицирования отходящего потока с целью улучшения способности к биодеструкции отходов, что также описано здесь и показано на фиг.

8. Операторы установки анализируют данные респирометрической чувствительности, полученные с респирометра 825, в сочетании с обычными анализами качества воды, которые хорошо известны специалистам, для того, чтобы оценить работу и затраты установки для обработки (очистки) и модифицировать рабочие параметры для достижения целевого качества отходящего потока и рабочих характеристик. Предпочтительно, оператор регулирует величины отправных значений контрольноизмерительного устройства 865 ОВП для регулирования качества отходящего потока 843 на оптимальном уровне, что способствует превращению ХПК в углекислый газ в биореакторе 820. Скорость рециркулируемого потока 833 биологических твердых веществ/органических веществ устанавливается регулятором потока 836 в соответствии с респирометрической чувствительностью, показанной респирометром 825, для поддержания низкого уровня μ_η и соответственно, низкого Υ_ο, что снижает скорость образования обработанного осадка. Регулятор потока 896 осуществляет дозированную подачу ферментативного препарата 891 в биореактор 820 для дополнительного подавления Υ_ο. Совмещенное воздействие регулируемой рециркуляции биологических твердых веществ, добавления фермента, и улучшения способности к биодеструкции путем химического модифицирования снижают образование обработанного осадка твердых веществ биологического происхождения почти до нуля.

Несмотря на то, что изобретение было описано здесь со ссылкой на конкретные примеры реализации, следует понимать, что эти примеры реализации только иллюстрируют принципы и использование настоящего изобретения. Также следует понимать, что различные модификации допустимы в показанных примерах реализации, и что могут быть разработаны другие устройства, не выходящие за рамки сути и объема изобретения, которые определены в прилагаемых пунктах патентования.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть использовано при обработке сточных вод, которые содержат органические вещества.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки органических отходов, включающий стадии:

(а) подачи органических отходов в биологический реактор и выполнения биологического сбраживания указанных органических отходов для превращения, по меньшей мере, части указанных органических отходов в чистый слив с осадка и смесь твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала;

(б) введения, по меньшей мере, части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в контакт, по меньшей мере, с одним окислителем в установке для химической обработки;

(в) поддержания окислительно-восстановительного потенциала, по меньшей мере, части указанной смеси, превышающего 0 мВ, для превращения указанной, по меньшей мере, части указанной смеси в модифицированный отходящий поток; и (г) возвращения указанного модифицированного отходящего потока в указанный биологический реактор.
2. Способ по п.1, при котором стадия (в) включает поддержание указанного окислительно-восстановительного потенциала, приблизительно на уровне +200 мВ или больше.
3. Способ по п.1, при котором стадия (б) включает введение указанной, по меньшей мере, части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в контакт с кислородом таким образом, чтобы повысить окислительно-восстановительный потенциал указанной, по меньшей мере, первой части указанной смеси до 0 мВ или больше, затем введение указанной, по меньшей мере, части указанной смеси в контакт, по меньшей мере, с одним вторым окислителем, чтобы повысить окислительновосстановительный потенциал приблизительно до +200 мВ или больше.
4. Способ по п.3, при котором указанный, по меньшей мере, один второй окислитель представляет собой смесь окислителей.
5. Способ по п.1, при котором указанный, по меньшей мере, один окислитель содержит окислитель, полученный электролизом.
6. Способ по п.5, при котором указанный окислитель получают, подвергая, по меньшей мере, часть указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала электролизу.
7. Способ по п.1, при котором указанная стадия (в) выполняется при температурах приблизительно от 120 до 300°С и давлениях приблизительно от 2 до 10 атм.
8. Способ по п.1, при котором указанная стадия (в) включает поддержание указанного окислительно-восстановительного потенциала приблизительно на уровне +500 мВ или больше.
9. Способ по п.8, при котором указанная стадия (в) выполняется при давлениях приблизительно около 1 атм и температурах, близких к атмосферной точке кипения указанной, по меньшей мере, части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенных органических материалов или меньше.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий возвращение, по меньшей мере, второй части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала в указанный биологический реактор в таких количествах, чтобы регулировать скорость увеличения обработанного осадка системы в выбранном диапазоне величин приблизительно 0,05 в сутки^-1 и меньше.
11. Способ по п.10, при котором указанный выбранный диапазон величин находится в пределах приблизительно от 0,01 в сутки^-1 и 0,006 в сутки^-1.
12. Способ по п.1, дополнительно включающий уменьшение размеров частиц твердых веществ биологического происхождения, по меньшей мере, в первой части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала перед выполнением указанной стадии (б).
13. Способ по п.1, при котором указанная стадия (б) выполняется кавитацией, по меньшей мере, части указанной смеси твердых веществ биологического происхождения и непревращенного органического материала.
14. Способ по п.1, при котором добавляют ферменты в указанные органические отходы во время стадии (а) для стимулирования клеточной респирации и подавления выхода клеток.
15. Способ по п.1, включающий добавление зрелых клеток в указанные органические отходы во время стадии (а) для подавления выхода клеток.