申请日2010.05.04
公开(公告)日2012.04.18
IPC分类号C02F11/00; C02F1/00; C02F9/00; C02F1/66; C02F11/12; C02F1/52
摘要
提供一种用于处理由狭窄的动物饲养作业(CAFO)厂产生的废水以从废水中回收水和固体并减少CAFO厂的环境影响的改善型牲畜废水处理系统。处理系统结合了机械和化学水处理，且包括液体与固体的分离、在不同阶段收集分离后液体及处理剩余的液体，以使其可以被回收。还提供了利用牲畜废水处理系统处理牲畜废水的方法。
权利要求书
1.一种牲畜废水处理系统，包括：
污泥脱水装置，包括废水入口、流体排放口和固体排放口;
化学调节器，包括流体入口和流体排放口;
悬浮固体分离器，包括流体入口、流体排放口和固体排放口;
精细固体过滤装置，包括流体入口和流体排放口;
隔膜过滤器单元，包括流体入口、回收水排放口及浓缩液体排放口;
所述化学调节器的所述流体入口与所述污泥脱水装置的所述液体排放口流 体连接;
所述悬浮固体分离器的所述流体入口与所述化学调节器的所述流体排放口 流体连接;
所述精细固体过滤装置的所述流体入口与所述悬浮固体分离器的所述液体 排放口流体连接;并且
所述隔膜过滤器单元的所述流体入口与所述精细固体过滤装置的所述流体 排放口流体连接。
2.如权利要求1所述的牲畜废水处理系统，其中所述污泥脱水装置是螺旋 压滤机。
3.如权利要求1所述的牲畜废水处理系统，其中所述悬浮固体分离器是板 净化器。
4.如权利要求3所述的牲畜废水处理系统，其中所述板净化器是薄板净化 器。
5.如权利要求1所述的牲畜废水处理系统，其中所述隔膜过滤器单元包括：
具有抛光水排放口的水抛光单元;和
具有所述浓缩液体排放口的液体浓缩单元。
6.如权利要求1所述的牲畜废水处理系统，其中所述化学调节器包括：
第一化学注入器单元;
第一混合器;
第二化学注入器单元;
第二混合器;
所述第一化学注入器单元、所述第一混合器、所述第二化学注入器单元及所 述第二混合器串联流体连接在所述化学调节器的入口和排放口之间。
7.如权利要求1所述的牲畜废水处理系统，其中所述精细固体过滤装置包 括：
多介质过滤器单元;
第一袋滤器单元;
第二袋滤器单元;
所述第一袋滤器单元与所述第二袋滤器单元并联流体连接;
所述多介质过滤器连接至所述第一袋滤器单元和所述第二袋滤器单元的上 游。
8.一种牲畜废水处理系统，包括：
污泥脱水装置，被配置为将固体-流体废水混合物分离为单独的固体流和流 体流;
化学调节器，被配置为将所述流体流中的悬浮固体聚集为絮凝物;
悬浮固体分离器，被配置为从所述流体流中移除所述絮凝物;
精细固体过滤装置，被配置为从所述流体流中移除精细固体;
隔膜过滤器单元，被配置为将所述流体流分离为渗入流体流和废料流体流， 并且将所述废料流体流浓缩为流体浓缩物;和
其中所述精细固体过滤装置位于所述悬浮固体分离器的下游，且所述隔膜过 滤器位于所述精细过滤装置的下游。
9.如权利要求8所述的牲畜废水处理系统，其中所述污泥脱水装置是螺旋 压滤机。
10.如权利要求8所述的牲畜废水处理系统，其中所述悬浮固体分离器是薄 板净化器。
11.如权利要求8所述的牲畜废水处理系统，其中所述化学调节器包括：
第一化学注入器单元;
第一混合器;
第二化学注入器单元;
第二混合器;
所述第一化学注入器单元、所述第一混合器、所述第二化学注入器单元及所 述第二混合器串联流体连接在所述化学调节器的入口和排放口之间。
12.如权利要求8所述的牲畜废水处理系统，其中所述精细固体过滤装置包 括：
多介质过滤器单元;
第一袋滤器单元;
第二袋滤器单元;
所述第一袋滤器单元与所述第二袋滤器单元并联流体连接;
所述多介质过滤器连接至所述第一袋滤器单元和第二袋滤器单元的上游。
13.一种牲畜废水处理方法，包括以下步骤：
在污泥脱水装置里将固体-流体废水混合物分离为固体废料和第一流体废 料;
添加絮凝剂到所述第一流体废料中，使所述第一流体废料中的悬浮固体聚集 成絮凝物以形成第二流体废料;
在悬浮固体分离器里，从所述第二流体废料中分离所述絮凝物以形成第三流 体废料;
使所述第三废料通过精细固体过滤装置，以形成第四流体废料;
使所述第四流体废料通过隔膜过滤器单元，以形成渗入流体和流体浓缩物。
14.如权利要求13所述的牲畜废水处理方法，其中所述渗入流体是回收水， 且所述浓缩流体是液体肥料。
15.如权利要求13所述的牲畜废水处理方法，其中所述污泥脱水装置是螺 旋压滤机。
16.如权利要求13所述的牲畜废水处理方法，其中所述悬浮固体分离器是 薄板净化器。
17.一种牲畜废水处理方法，包括以下步骤：
在污泥脱水装置里将固体-流体废水混合物分离为固体废料和第一流体废 料;
添加絮凝剂到所述第一流体废料中，使所述第一流体废料中的悬浮固体聚集 成絮凝物以形成第二流体废料;
在悬浮固体分离器里，从所述第二流体废料中分离所述絮凝物以形成第三流 体废料;
使所述第三废料通过精细固体过滤装置以形成第四流体废料;
使所述第四流体废料通过隔膜过滤器单元的第一隔膜过滤器组，以形成第一 渗入流体和第一浓缩流体;
添加酸到所述第一渗入流体中以形成第二渗入流体;
使所述第二渗入流体通过所述隔膜过滤器单元的第二隔膜过滤器组，以形成 第三渗入流体和第二浓缩流体;
使所述第一浓缩流体通过所述隔膜过滤器单元的第三隔膜过滤器组，以形成 第四渗入流体和第三浓缩流体;
使所述第三浓缩流体通过所述隔膜过滤器单元的第四隔膜过滤器组，以形成 第五渗入流体和第四浓缩流体;且
其中所述第三渗入流体是回收水，且所述第四浓缩流体是液体肥料。
18.如权利要求17所述的牲畜废水处理方法，进一步包括步骤：混合所述 第四渗入流体和所述第一渗入流体。
19.如权利要求17所述的牲畜废水处理方法，进一步包括步骤：混合所述 第二浓缩流体和所述第二渗入流体。
20.如权利要求17所述的牲畜废水处理方法，进一步包括步骤：混合所述 第五渗入流体和所述第一流体废料。
21.如权利要求17所述的牲畜废水处理方法，进一步包括步骤：添加酸到 所述第三浓缩流体。
说明书
牲畜废水处理系统和方法
技术领域
本发明总的来说涉及废水处理，更具体地说，涉及从废水中回收固体和 水的牲畜废水处理系统和方法。
背景技术
对许多商业牲畜厂来说，废物管理是一个主要难题，特别是在狭窄的动 物饲养作业(CAFO)厂中更是如此。在CAFO厂里，牲畜，例如牛、鸡和 猪，都收容在建筑物里。动物废物(包括固体及液体粪肥和尿液，以及堆积 在牲畜建筑物内的其他动物饲料和收容副产品)必须清理以维持健康的生存 环境。通常来说，用水冲洗牲畜建筑物内的废物，从而产生对环境有害的废 水。这种废水的处理出现几种不同的环境挑战，包括废物释放的气味所引起 的空气污染、径流(runoff)的地下水和溪流污染、以及土壤污染，等等。
通常，废水被收集并保存在大的凹坑/水池里。在水池中，允许水和其他 挥发物蒸发到大气中，留下的水样污泥堆积在水池的底部，其最终需要处理。 这种现有方法的问题包括水池需要大块土地面积，从水池泄露的废物导致地 下水污染，水池径流的溪流污染，由水池里容纳的废物释放的气味所引起的 空气污染，等等。
人们做了很多尝试来减少动物所产生的废物，淘汰储存水池，减小储存 水池所需尺寸，以及减小储存水池的环境危害。这些尝试包括从水池回收水 的系统，挥发性排放物的空气处理，减少挥发性排放物的水池盖，固体-流体 分离，以及动物饮食控制和/或在动物饲料里添加化学添加剂，等等。然而， 这些系统和方法中没有一个能完全解决废物处理所固有的众多问题。
牲畜生产者面临的其他问题是持续提供饮用和清洗用新水的花费，扩展 土地的花费，水池和讨厌气味的投诉的花费。此外，立法不断收紧空气和水 的污染物(包括磷和甲烷)排放水平。
因此，有需求和愿望提供这样一种改良的牲畜废水处理系统和方法，其 减少CAFO厂的环境影响，提供新水来源，并回收固体和液体废物做肥料。 本发明解决这些和其他问题。
发明内容
本发明的优选实施例提供一种改良的牲畜废水处理系统，其减少排放的 水中的铵和磷以准许水的原位使用、去除对水池的需求、减少废物处理花费、 减少气味排放、产生适宜土地利用的固体和液体肥料，等等。
为了实现这些以及其他优势，大体来说，在一方面，提供一种牲畜废水 处理系统。牲畜废水处理系统包括：污泥脱水装置，包括废水入口、流体排 放口和固体排放口;化学调节器，包括流体入口和流体排放口;悬浮固体分 离器，包括流体入口、流体排放口和固体排放口;精细固体过滤装置，包括 流体入口和流体排放口;隔膜过滤器单元，包括流体入口、回收水排放口和 浓缩液体排放口。所述化学调节器的流体入口与所述污泥脱水装置的液体排 放口流体连接。所述悬浮固体分离器的流体入口与所述化学调节器的流体排 放口流体连接。所述精细固体过滤装置的流体入口与所述悬浮固体分离器的 液体排放口流体连接。所述隔膜过滤器单元的流体入口与所述精细固体过滤 装置的流体排放口流体连接。
在一个实施例中，所述污泥脱水装置是螺旋压滤机。在一个实施例中， 所述悬浮固体分离器是板净化器。在一个实施例中，所述板净化器是薄板净 化器。
在一个实施例中，所述隔膜过滤器单元包括具有抛光水排放口的水抛光 单元和具有所述浓缩液体排放口的液体浓缩单元。
在一个实施例中，所述化学调节器包括第一化学注入器单元、第一混合 器、第二化学注入器单元及第二混合器。所述第一化学注入器单元、所述第 一混合器、所述第二化学注入器单元及所述第二混合器串联流体连接在所述 化学调节器的入口和排放口之间。
在一个实施例中，所述精细固体过滤装置包括：多介质过滤器单元;第一袋 滤器单元和第二袋滤器单元。所述第一袋滤器单元与所述第二袋滤器单元并联 流体连接;并且所述多介质过滤器连接至所述第一袋滤器单元和所述第二袋滤 器单元的上游。
大体来说，在另一方面，提供一种牲畜废水处理系统。所述种牲畜废水处理 系统包括：污泥脱水装置，被配置为将固体-流体废水混合物分离为单独的固体 流和流体流。化学调节器，被配置为将所述流体流中的悬浮固体聚集为絮凝物。 悬浮固体分离器，被配置为从所述流体流中移除所述絮凝物。精细固体过滤装 置，被配置为从所述流体流中移除精细固体。隔膜过滤器单元，被配置为将所 述流体流分离为渗入流体流和废料流体流，并且将所述废料流体流浓缩为流体 浓缩物。所述精细固体过滤装置位于所述悬浮固体分离器的下游，且所述隔膜 过滤器位于所述精细过滤装置的下游。
在一个实施例中，所述污泥脱水装置是螺旋压滤机。在一个实施例中，所述 悬浮固体分离器是薄板净化器。
在一个实施例中，所述化学调节器包括：第一化学注入器单元;第一混合器; 第二化学注入器单元;第二混合器;所述第一化学注入器单元、所述第一混合 器、所述第二化学注入器单元及所述第二混合器串联流体连接在所述化学调节 器的入口和排放口之间。
在一个实施例中，所述精细固体过滤装置包括：多介质过滤器单元;第一袋 滤器单元和第二袋滤器单元。所述第一袋滤器单元与所述第二袋滤器单元并联 流体连接;并且所述多介质过滤器连接至所述第一袋滤器单元和第二袋滤器单 元的上游。
大体来说，在另一方面，提供一种牲畜废水处理方法。所述方法包括以下步 骤：
(a)在污泥脱水装置里将固体-流体废水混合物分离为固体废料和第一流体 废料;
(b)添加絮凝剂到所述第一流体废料中，使所述第一流体废料中的悬浮固 体聚集成絮凝物以形成第二流体废料;
(c)在悬浮固体分离器里，从所述第二流体废料中分离所述絮凝物以形成 第三流体废料;
(d)使所述第三废料通过精细固体过滤装置，以形成第四流体废料;以及
(e)使所述第四流体废料通过隔膜过滤器单元，以形成渗入流体和流体浓 缩物。
在一个实施例中，在所述方法中，所述渗入流体是回收水，且所述浓缩流体 是液体肥料;所述污泥脱水装置是螺旋压滤机;并且所述悬浮固体分离器是薄 板净化器。
大体来说，在另一方面，提供一种牲畜废水处理方法。所述方法包括以下步 骤：
(a)在污泥脱水装置里将固体-流体废水混合物分离为固体废料和第一流体 废料;
(b)添加絮凝剂到所述第一流体废料中，使所述第一流体废料中的悬浮固 体聚集成絮凝物以形成第二流体废料;
(c)在悬浮固体分离器里，从所述第二流体废料中分离所述絮凝物以形成 第三流体废料;
(e)使所述第三废料通过精细固体过滤装置以形成第四流体废料;
(d)使所述第四流体废料通过隔膜过滤器单元的第一隔膜过滤器组，以形 成第一渗入流体和第一浓缩流体;
(f)添加酸到所述第一渗入流体中以形成第二渗入流体;
(g)使所述第二渗入流体通过所述隔膜过滤器单元的第二隔膜过滤器组， 以形成第三渗入流体和第二浓缩流体;
(h)使所述第一浓缩流体通过所述隔膜过滤器单元的第三隔膜过滤器组， 以形成第四渗入流体和第三浓缩流体;
(i)使所述第三浓缩流体通过所述隔膜过滤器单元的第四隔膜过滤器组， 以形成第五渗入流体和第四浓缩流体;且
(j)其中所述第三渗入流体是回收水，且所述第四浓缩流体是液体肥料。
在另一实施例中，所述方法进一步包括步骤：混合所述第四渗入流体和所述 第一渗入流体。
在另一实施例中，所述方法进一步包括步骤：混合所述第二浓缩流体和所述 第二渗入流体。
在另一实施例中，所述方法进一步包括步骤：混合所述第五渗入流体和所述 第一流体废料。
在另一实施例中，所述方法进一步包括步骤：添加酸到所述第三浓缩流 体。
在此对本发明的最重要的特征作了比较概括的描述，以便于更好地理解 以下的细节描述，以及更好地领会本领域的当前贡献。
对于本领域技术人员来说，通过结合附图阅读以下对本发明的当前优选 (但毫无疑问仍旧是示例性的)实施例的详细描述，本发明的众多目标、特 征和优势将变得明显。能够以各种方式践习与执行本发明的其他实施例。当 然，应理解，此处的措辞和术语是出于描述的目的，不可视为限制。
同样地，本领域技术人员将领会到：本公开所本的概念，可很容易地用 作实现本发明若干目的的其他结构、方法和系统的设计基础。因此，权利要 求书被认为是包括这样的等同结构，只要这些等同结构不背离本发明的精神 和范围。
为了更好地理解本发明、其操作优势及使用本发明所实现的特定目标， 须参考附图和阐明本发明的优选实施例的描述内容。
