СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА Российский патент 2015 года по МПК C02F11/14 C02F9/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в целом к переработке сточных вод, а более конкретно к системе переработки жидких отходов животноводства и способу извлечения твердых частиц и получения регенерированной воды из жидких отходов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Утилизация отходов является главной проблемой для многих коммерческих животноводческих хозяйств, в особенности хозяйств со стойловым кормлением животных (СКЖ). В СКЖ-хозяйствах сельскохозяйственные животные и птицы, такие как коровы, куры и свиньи, содержатся в помещениях. Отходы животноводства, включающие в себя твердый и жидкий навоз и мочу, а также другие отходы, образующиеся при кормлении и содержании животных, скапливающиеся в помещениях для сельскохозяйственных животных и птиц, должны удаляться для поддержания здоровой среды обитания. Чаще всего отходы из этих помещений смывают водой, в результате чего образуются опасные для окружающей среды жидкие отходы. При обработке таких жидких отходов возникает несколько различных экологических проблем, в том числе загрязнение воздуха в результате выделения из отходов неприятного запаха, загрязнение грунтовой воды и рек поверхностными стоками, а также загрязнение почвы.

Как правило, сточные воды собирают и помещают в большие ямы/отстойники. В отстойниках вода и другие летучие вещества беспрепятственно испаряются в атмосферу, при этом остается скапливающийся на дне отстойника влажный осадок, который со временем требуется удалять. Недостатками данного способа являются среди прочего потребность в больших участках земли для отстойников, загрязнение почвенной воды в результате просачивания отходов из отстойников, загрязнение рек поверхностными стоками из отстойников, загрязнение воздуха в результате выделения неприятных запахов из содержащихся в отстойниках отходов.

Предпринимаются попытки уменьшить количество отходов, производимых животными, ликвидировать накопительные отстойники, уменьшить требования в отношении размера накопительных отстойников и уменьшить воздействие накопительных отстойников на окружающую среду. Эти попытки включают в себя среди прочего создание систем регенерации воды из отстойников, обработку воздуха с целью удаления выбросов летучих веществ, укрывание отстойников с целью уменьшения выбросов летучих веществ, разделение твердой и жидкой фаз, а также управление диетой животных и/или использование химических добавок в пищу животных. Однако ни один из этих способов не решает полностью многочисленные проблемы, связанные с переработкой отходов.

Другими проблемами, стоящими перед производителями домашнего скота, являются затраты на непрерывную подачу свежей воды для поения и мойки, стоимость земли, требуемой для рассеивания отходов, стоимость отстойников и жалобы на неприятный запах. Кроме того, законодательством по-прежнему ограничено содержание загрязняющих веществ, в том числе соединений фосфора и метана, в выбросах, поступающих в воздух и воду.

Таким образом, имеется необходимость и потребность в усовершенствованной системе переработки жидких отходов животноводства, которая обеспечит уменьшение воздействия СКЖ-хозяйств на окружающую среду, получение пресной воды и утилизацию твердых и жидких веществ в качестве удобрения. Настоящее изобретение решает эти и другие проблемы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В предпочтительных вариантах настоящего изобретения предложена усовершенствованная система переработки жидких отходов животноводства, которая среди прочего обеспечивает восстановление аммония и фосфора в сточной воде, что позволяет использовать воду на месте, устраняет потребность в отстойниках, сокращает расходы на утилизацию отходов, уменьшает выделение неприятных запахов, производит твердые и жидкие удобрения, пригодные для внесения в почву.

Для достижения этих и других преимуществ, согласно одному из аспектов изобретения, предложена система переработки жидких отходов животноводства, которая содержит устройство обезвоживания осадка с входом для сточных вод и выходами для жидкости и осадка, устройство химической очистки с входом и выходом для жидкости, отделитель взвешенных частиц с входом и выходом для жидкости и выходом для осадка, устройство фильтрации мелких частиц с входом и выходом для жидкости, а также установку мембранной фильтрации с входом для жидкости и выходами для регенерированной воды и концентрата. Вход для жидкости устройства химической очистки гидравлически соединен с выходом для жидкости устройства обезвоживания осадка. Вход для жидкости отделителя взвешенных частиц гидравлически соединен с выходом для жидкости устройства химической очистки. Вход для жидкости устройства фильтрации мелких частиц гидравлически соединен с выходом для жидкости отделителя взвешенных частиц. Вход для жидкости установки мембранной фильтрации гидравлически соединен с выходом для жидкости устройства фильтрации мелких частиц.

В одном из вариантов устройство обезвоживания осадка выполнено в виде шнекового пресса. В одном из вариантов отделитель взвешенных частиц выполнен в виде пластинчатого осветлителя. В одном из вариантов пластинчатый осветлитель выполнен в виде тонкослойного пластинчатого осветлителя.

В одном из вариантов установка мембранной фильтрации содержит секцию доочистки воды с выходом для доочищенной воды и секцию концентрирования жидкости с выходом для концентрированной жидкости.

В одном из вариантов устройство химической очистки содержит первое устройство для ввода химических реагентов, первый смеситель, второе устройство для ввода химических реагентов и второй смеситель, которые гидравлически последовательно подключены между входом и выходом для жидкости в устройстве химической очистки.

В одном из вариантов устройство фильтрации мелких твердых частиц содержит фильтр с различными фильтрующими средами и гидравлически установленные после него и параллельно друг другу первый и второй рукавные фильтры.

Согласно другому аспекту изобретения, предложена система переработки жидких отходов животноводства, которая содержит устройство обезвоживания осадка, предназначенное для разделения сточных вод, состоящих из смеси твердых частиц и жидкости, на твердый осадок и поток жидкости, устройство химической очистки, предназначенное для агрегации взвешенных частиц в указанном потоке жидкости с образованием флокулированного осадка, отделитель взвешенных частиц для удаления указанного флокулированного осадка из указанного потока жидкости, устройство фильтрации мелких частиц, предназначенное для удаления мелких частиц из указанного потока жидкости, и установку мембранной фильтрации для разделения указанного потока жидкости на поток пермеата и поток фильтрата и для концентрирования указанного потока фильтрата до состояния концентрата, причем устройство фильтрации мелких частиц расположено ниже по потоку относительно отделителя взвешенных частиц, а установка мембранной фильтрации расположена ниже по потоку относительно устройства фильтрации мелких частиц.

В одном из вариантов устройство обезвоживания осадка выполнено в виде шнекового пресса. В одном из вариантов отделитель взвешенных частиц выполнен в виде тонкослойного пластинчатого осветлителя.

В одном из вариантов устройство химической очистки содержит первое устройство для ввода химических реагентов, первый смеситель, второе устройство для ввода химических реагентов и второй смеситель, которые гидравлически последовательно подключены между входом и выходом для жидкости в устройстве химической очистки.

В одном из вариантов устройство фильтрации мелких частиц содержит фильтр с различными фильтрующими средами и гидравлически установленные после него и параллельно друг другу первый и второй рукавные фильтры.

Согласно еще одному аспекту изобретения, предложен способ переработки жидких отходов животноводства. Этот способ включает в себя следующие стадии:

(a) разделение сточных вод, состоящих из смеси твердых частиц и жидкости, в устройстве обезвоживания осадка на твердый осадок и первый фильтрат;

(b) добавление к первому фильтрату флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата;

(c) отделение флокулированного осадка от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц для получения третьего фильтрата;

(d) пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц для получения четвертого фильтрата;

(e) пропускание четвертого фильтрата через установку мембранной фильтрации для получения пермеата и концентрата.

Согласно вариантам предложенного способа, пермеат является регенерированной водой, а концентрат - жидким удобрением, в качестве устройства обезвоживания осадка используют шнековый пресс, а в качестве отделителя взвешенных частиц используют тонкослойный пластинчатый осветлитель.

Согласно другому аспекту изобретения, предложен другой вариант способа переработки жидких отходов животноводства. Этот способ включает следующие стадии:

(a) разделение сточных вод, состоящих из смеси твердых частиц и жидкости, в устройстве обезвоживания осадка на твердый осадок и первый фильтрат;

(b) добавление к первому фильтрату флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в указанном первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата;

(c) отделение флокулированного осадка от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц для получения третьего фильтрата;

(d) пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц для получения четвертого фильтрата;

(e) пропускание четвертого фильтрата через первый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения первого пермеата и первого концентрата;

(f) добавление кислоты к первому пермеату для получения второго пермеата;

(g) пропускание второго пермеата через второй блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения третьего пермеата и второго концентрата;

(h) пропускание первого концентрата через третий блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения четвертого пермеата и третьего концентрата;

(i) пропускание третьего концентрата через четвертый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения пятого пермеата и четвертого концентрата; причем

(j) третий пермеат является регенерированной водой, а четвертый концентрат является жидким удобрением.

В другом варианте способ дополнительно включает в себя стадию подмешивания четвертого пермеата к первому пермеату.

В другом варианте способ дополнительно включает в себя стадию подмешивания второго концентрата ко второму пермеату.

В другом варианте способ дополнительно включает в себя стадию подмешивания пятого пермеата к первому фильтрату.

В другом варианте способ дополнительно включает в себя стадию добавления кислоты к третьему концентрату.

Многочисленные цели, особенности и преимущества настоящего изобретения будут легко понятны среднему специалисту в данной области техники из последующего подробного описания предпочтительных, но приведенных лишь для пояснения, вариантов осуществления настоящего изобретения в сочетании с приложенными чертежами. Данное изобретение допускает наличие других вариантов и может осуществляться различными путями. Также понятно, что используемые формулировки и терминология предназначены для пояснения и не должны рассматриваться как ограничивающие.

По существу, специалистам будет понятно, что концепция, лежащая в основе настоящего изобретения, может легко использоваться в качестве базиса для разработки других конструкций, способов и систем для осуществления некоторых целей настоящего изобретения. Поэтому важно, чтобы формула изобретения рассматривалась как включающая в себя такие эквивалентные признаки в случаях, когда они находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Для лучшего понимания изобретения, преимуществ его применения и конкретных целей, достигаемых его использованием, предлагается нижеследующее описание с приложенными чертежами, в которых представлены предпочтительные варианты изобретения.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые приложены для лучшего понимания изобретения и являются частью данного описания, иллюстрируют предпочтительные варианты изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения.

Фиг. 1 - общая схема системы и способа переработки жидких отходов животноводства согласно принципам настоящего изобретения;

Фиг. 2 - схематическое изображение системы переработки жидких отходов животноводства, изображенной на фиг. 1;

Фиг. 3 - схема последовательности операций способа переработки жидких отходов животноводства с использованием системы переработки жидких отходов животноводства согласно первому варианту изобретения; и

Фиг. 4 - схема последовательности операций способа переработки жидких отходов животноводства с использованием системы переработки жидких отходов животноводства согласно другому варианту изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее подробно рассмотрены предпочтительные варианты настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются прилагаемыми чертежами. На фиг. 1 представлена общая схема системы переработки жидких отходов животноводства по настоящему изобретению, далее обозначаемой как система переработки 10. Система переработки 10 особенно полезна для переработки жидких отходов, производимых хозяйствами со стойловым кормлением животных (СКЖ-хозяйствами), с целью регенерирования воды и извлечения твердых веществ из сточной воды, а также уменьшения воздействия СКЖ-хозяйств на окружающую среду.

В общем, как показано на фиг. 1, система переработки 10 сочетает в себе как механическую, так и химическую обработку воды и осуществляет отделение жидкостей от твердых частиц, сбор отделенных твердых частиц на различных стадиях и обработку оставшейся жидкости с целью ее регенерации. Сточные воды 12, выходящие, например, из СКЖ-хозяйства 14, поступают в устройство 16 обезвоживания осадка. На этой стадии сточные воды 12 содержат в основном воду, смешанную с твердыми частицами. Термины "вода", "жидкость" и "текучая среда" в данном описании являются взаимозаменяемыми. Помимо твердого и растворенного навоза твердые частицы могут включать в себя сопутствующие отходы животноводства, такие как шерсть, подстилку, зерно, песок и другие мелкие частицы. В воде растворены некоторые питательные вещества, в том числе фосфор (Р), азот (N) и калий (К). В устройстве 16 обезвоживания осадка нерастворенные в сточной воде твердые частицы извлекаются из жидкой части сточной воды. Извлеченные твердые частицы 18 выводятся из устройства и могут быть использованы для разбрасывания по земле в качестве удобрения. Оставшуюся жидкость 20 подают в устройство 22 химической очистки, в котором к жидкости 20 добавляют флокулянт. После добавления флокулянта жидкость 20 проходит через отделитель 24 взвешенных твердых частиц. В отделителе 24 взвешенных твердых частиц из жидкости 20 дополнительно извлекаются и отделяются твердые частицы 26. Эти твердые частицы можно отдельно обезвоживать и использовать для удобрений или возвращать в устройство 16 обезвоживания осадка на рециркуляцию в системе переработки 10. Оставшуюся жидкость 20 пропускают через устройство 28 фильтрации мелких частиц для дополнительного извлечения нерастворимых твердых частиц из жидкости перед ее пропуском через установку 30 мембранной фильтрации. В установке 30 мембранной фильтрации жидкость 20 фильтруют для получения регенерированной воды 32 и концентрированного жидкого удобрения 34. Регенерированная вода может использоваться в хозяйстве для различных целей, в том числе в качестве питьевой воды для домашнего скота.

На фиг. 2 система переработки 10 представлена более подробно. Как пояснялось выше, система переработки 10 содержит устройство 16 обезвоживания осадка, в которое из СКЖ-хозяйства поступает сточная вода 12. При необходимости, прежде чем сточная вода 12 будет направлена в устройство 16 обезвоживания осадка, ее помещают в резервуар-усреднитель 36. Из резервуара-усреднителя 36 сточную воду 12 направляют в устройство 16 обезвоживания осадка. В одном из вариантов устройство 16 обезвоживания осадка является шнековым фильтр-прессом, в котором внутри решетки цилиндрической или конической формы расположен вращающийся шнек с постепенно уменьшающимся шагом. Шнековые прессы такого типа широко известны в технике, поэтому здесь нет необходимости специально рассматривать их конструкцию. В общих чертах, материал, поступающий в шнековый пресс, постепенно подвергается возрастающему давлению в процессе своего перемещения посредством вращающегося шнека в направлении отверстия для выгрузки твердого осадка. Повышение давления приводит к выдавливанию жидкости из твердых частиц через решетку, где жидкость собирают. В одном из вариантов шнековый фильтр-пресс 16 имеет три ступени сжатия.

В шнековом фильтр-прессе 16 нерастворенные в сточной воде 12 твердые частицы извлекаются из жидкой фазы сточной воды. Извлеченные твердые частицы 18 выгружают, и их можно использовать для разбрасывания по земле в качестве удобрения. Со шнековым прессом 16 может быть гидравлически соединена промежуточная емкость 38 для сбора жидкости с целью ее дальнейшей обработки. К промежуточной емкости 38 подключен вход насоса 40. Насос 40 автоматически контролирует уровень жидкости, содержащейся в промежуточной емкости 38, и служит для подачи обрабатываемой жидкости из промежуточной емкости через устройство 22 химической очистки в отделитель 24 взвешенных твердых частиц.

Устройство 22 химической очистки содержит трубопровод 42, первое устройство 44 для ввода химических реагентов, поточный смеситель 46, второе устройство 48 для ввода химических реагентов и второй поточный смеситель 50. Трубопровод 42 соединен с выходом насоса 40 и с входом отделителя 24 взвешенных твердых частиц. Первое устройство 44 для ввода химических реагентов содержит инжекторный насос 52 для химических реагентов, который гидравлически соединен с резервуаром 54 для хранения химических реагентов и трубопроводом 42. Поточный смеситель 46 подключен к трубопроводу 42 ниже по потоку относительно устройства 44 для ввода химических реагентов. Устройство 48 для ввода химических реагентов содержит инжекторный насос 56 для химических реагентов, который гидравлически соединен с резервуаром 58 для хранения химических реагентов и трубопроводом 42 ниже по потоку относительно смесителя 46. Поточный смеситель 50 подключен к трубопроводу 42 ниже по потоку относительно устройства 48 для ввода химических реагентов. Инжекторные насосы 52 и 56 для химических реагентов подают флокулянты 55 и 59, содержащиеся соответственно в резервуарах 54, 58 для хранения химических реагентов, в трубопровод 42, где флокулянты увлекаются проходящей по трубопроводу обрабатываемой жидкостью. Обрабатываемая жидкость и флокулянты тщательно перемешиваются при прохождении через смесители 46 и 50. Поточные смесители 46 и 50 обеспечивают быстрое смешивание флокулянтов и обрабатываемой жидкости, а также полноту протекания химической реакции между флокулирующими компонентами и компонентами обрабатываемой жидкости.

Флокулянты являются химическими реагентами, которые способствуют флокуляции, вызывая агрегацию коллоидных и других частиц, взвешенных в жидкости, с образованием флокулированного осадка. Флокулянты используют при обработке воды для улучшения седиментации или фильтруемости мелких частиц. В настоящей системе переработки предпочтительно используют флокулянты, относящиеся к группе пищевых продуктов и соответствующие государственным стандартам для используемых в обработке воды соединений, контакт которых с пищевыми продуктами допустим. Эти соединения требуется использовать в местах размещения домашнего скота для предохранения животных от контактирования с каким-либо потенциально опасным или вредным химическим веществом. Флокулирующие химические реагенты для первого ввода предпочтительно включают в себя флокулянты, содержащие 5-50 весовых % гидроксида натрия и 30-60 весовых % алюминиевокислого натрия, например Nalco N2 или Aluminex 1, поставляемые компанией Nalco Company, расположенной в Нейпервилл (Naperville) штата Иллинойс. С этой стадии начинается процесс осветления сточной воды, чтобы полимеры можно было эффективно связать на второй стадии впрыскивания. Предпочтительные флокулирующие химические реагенты для второго ввода включают неионные или анионные акриловые полимеры, которые содержат 10-30% полиакриламида и 10-30% алифатического углеводорода, например N3100L, поставляемого компанией Aiken-Murray Corporation, расположенной в Нью Гайд Парке (New Hyde Park) штата Нью Йорк. Другими подходящими флокулянтами являются Superfloc С-492, поставляемый компанией Brenntag Canada Inc., расположенной в Торонто, Онтарио; а также Р-112 и Р508, поставляемые компанией Chemco Products, расположенной в Хауэлл (Howell), штата Мичиган, и Nalclear 8181, поставляемый компанией Nalco Company.

В отделителе 24 взвешенных твердых частиц извлекают и отделяют твердые частицы, образованные при флокуляции с использованием химических реагентов, и другие взвешенные твердые частицы, смешанные с обрабатываемой жидкостью 61. Отделенные твердые частицы 25 можно обезвоживать и использовать для удобрений или можно вернуть в устройство 16 обезвоживания осадка. В одном из вариантов содержащая твердые частицы обрабатываемая жидкость контактирует с пластинами осветлителя при ее прохождении через отделитель 24. В результате контакта с пластинами осветлителя взвешенные твердые частицы выпадают под действием силы тяжести из обрабатываемой жидкости в бункер в нижней части отделителя 24. Обрабатываемая жидкость вытекает через регулируемые водосливы в верхней части отделителя 24.

В одном из вариантов отделитель 24 взвешенных твердых частиц является тонкослойным пластинчатым осветлителем. В одном из вариантов отделитель 24 является тонкослойным осветлителем с наклонными пластинами. В одном из вариантов тонкослойный осветлитель с наклонными пластинами содержит пластины, состоящие из армированного волокнами пластика. Пластины осветлителя расположены так, чтобы уменьшить общую площадь, занимаемую отделителем 24. В одном из вариантов пластины осветлителя могут быть установлены с наклоном 55 градусов и на расстоянии 2 дюймов друг от друга. Такое наклонное расположение пластин увеличивает проектную площадь контакта обрабатываемой жидкости, что приводит к лучшему удалению твердых частиц. Подходящие осветлители с наклонными пластинами поставляются компаниями Unipure, Parkson Corporation и Great Lakes Bio Systems, Inc.

Отделитель 24 взвешенных твердых частиц гидравлически соединен с накопительной емкостью 60, в которую поступает обрабатываемая жидкость 63 из отделителя 24. Вход насоса 62 гидравлически соединен с накопительной емкостью 60, а выход насоса 62 гидравлически соединен с устройством 28 фильтрации мелких частиц. Насос 62 предназначен для подачи обрабатываемой жидкости из накопительной емкости 60 через устройство 28 фильтрации мелких частиц. Устройство 28 может содержать фильтр 64 первой ступени и фильтр 66 второй ступени. Обрабатываемую жидкость подают через фильтр 64 первой ступени и затем через фильтр 66 второй ступени. Фильтр 64 первой ступени может содержать патронный фильтр 67 с различными фильтрующими средами. В одном из вариантов фильтром первой ступени является патронный фильтр, работающий под давлением и содержащий в качестве наполнителя слои гравия, кварцевого песка и антрацита. Фильтр 66 второй ступени содержит два рукавных фильтра 68 и 69, соединенных гидравлически параллельно. Рукавные фильтры широко известны в области промышленной фильтрации жидкостей, поэтому здесь нет необходимости их подробно описывать. В общих чертах, рукавный фильтр содержит помещенный в корпус мешок из сетчатого материала, через который при повышенном давлении пропускают жидкость. Под действием давления жидкость протекает через мешок, а твердые частицы пройти сквозь мешок не могут.

Устройство 28 фильтрации мелких частиц гидравлически соединено с накопительной емкостью 70 для сбора обрабатываемой жидкости из устройства 28. Вход насоса 72 гидравлически соединен с накопительной емкостью 70, а выход насоса 72 гидравлически соединен с установкой 30 мембранной фильтрации. Насос 72 предназначен для подачи обрабатываемой текучей среды из накопительной емкости 70 к установке 30 мембранной фильтрации. По-прежнему со ссылкой на фиг. 2 далее будет описана установка 30 мембранной фильтрации, более конкретно, будет описана секция доочистки воды в установке 30 мембранной фильтрации. Блок 74 мембранных фильтров соединен с выходом насоса 72 для подачи обрабатываемой текучей среды из накопительной емкости 70. Выход для пермеата 80 из блока 74 гидравлически соединен с накопительной емкостью 76. В накопительной емкости 76 выгружаемый пермеат обрабатывается кислотой 92, такой как азотная или серная кислота, которая хранится в емкости 86 и насосом 88 подается в накопительную емкость 76 с целью предварительной обработки пермеата перед пропусканием его через блок 84 мембранных фильтров. Обработка кислотой превращает аммиак в аммонийную соль, подлежащую удалению в блоке 84. Температуру выгружаемого пермеата, собираемого в накопительной емкости 76, контролируют и поддерживают в интервале между 10 и 30°С. Вход насоса 90 подключен к накопительной емкости 76, а блок 84 подключен к выходу насоса 90 для подачи обработанного кислотой пермеата из емкости 76. Выгружаемый пермеат 94 является регенерированной водой, пригодной для использования в качестве промывочной воды для очистки различных фильтровальных элементов системы или в качестве питьевой воды для домашнего скота, которую можно собирать в емкость 120. Концентрат 96, выгружаемый из блока 84, можно возвращать в накопительную емкость 76 или обратно в промежуточную емкость 38 с целью его рециркуляции через систему переработки 10.

По-прежнему со ссылкой на фиг. 2 далее будет описана секция концентрирования жидкости в установке 30 мембранной фильтрации. Выход концентрата 82 из блока 74 мембранных фильтров подключен к блоку 78 мембранных фильтров с целью пропускания через последний концентрата 82. Выход концентрата 98 из блока 78 подключен к накопительной емкости 100 для сбора концентрата 98, а выгружаемый из блока 78 пермеат ПО может быть возвращен в емкость 76. В накопительной емкости 100 выгружаемый концентрат 98 обрабатывают кислотой 102, такой как азотная или серная кислота, которая хранится в емкости 104 и подается насосом 106 в накопительную емкость 100 с целью предварительной обработки концентрата 98 перед его пропусканием через блок 108 мембранных фильтров. Вход насоса 112 подключен к накопительной емкости 100, а блок 108 подключен к выходу насоса 112 для подачи выгружаемого концентрата из емкости 100. Концентрат 114, выгружаемый из блока 108, является концентрированным жидким удобрением, которое хранится в емкости 116. Выгружаемый из блока 108 пермеат 118 можно либо хранить в емкости 120 или возвращать в емкость 38 с целью рециркуляции через систему переработки 10.

Со ссылкой на фиг. 3 далее описан способ переработки жидких отходов с использованием системы переработки 10. На стадии 200 с помощью устройства обезвоживания осадка, например устройства 16 (фиг. 1), жидкие отходы, состоящие из смеси твердых частиц и жидкости, разделяют на твердый осадок и первый фильтрат. Устройство обезвоживания осадка может быть шнековым фильтр-прессом. Твердый осадок, содержащий около 30 весовых % жидкости, может использоваться для разбрасывания по земле. На стадии 202 к первому фильтрату добавляют один или несколько флокулянтов, вызывая флокуляцию в первом фильтрате с получением второго фильтрата. На стадии 204 флокулированный осадок отделяют от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц, например в отделителе 24 (фиг. 1), с образованием третьего фильтрата. Отделитель взвешенных частиц может быть тонкослойным пластинчатым осветлителем. На стадии 206 третий фильтрат пропускают через устройство фильтрации мелких частиц, например устройство 28 (фиг. 1), с образованием четвертого фильтрата. На стадии 208 четвертый фильтрат пропускают через установку мембранной фильтрации, например через установку 30 (фиг. 1), с образованием пермеата и концентрата. Пермеат может быть регенерированной водой 210, а концентрат может быть жидким удобрением 212.

Другой вариант осуществления способа переработки жидких отходов с использованием системы переработки 10 описан со ссылкой на фиг. 4. На стадии 300 с помощью устройства обезвоживания осадка, например устройства 16 (фиг. 1), жидкие отходы, состоящие из смеси твердых частиц и жидкости, разделяют на твердый осадок и первый фильтрат 400. Твердый осадок, содержащий около 30 вес.% жидкости, может использоваться для разбрасывания по земле. На стадии 302 к первому фильтрату 400 добавляют один или несколько флокулянтов, вызывая в первом фильтрате флокуляцию, в результате которой происходит агрегация взвешенных частиц в первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата 402. На стадии 304 флокулированный осадок отделяют/удаляют из второго фильтрата 402 с образованием третьего фильтрата 404. На стадии 306 третий фильтрат 404 пропускают через устройство фильтрации мелких частиц, например устройство 28 (фиг. 1), с образованием четвертого фильтрата 406. На стадии 308 четвертый фильтрат 406 пропускают через первый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации, например блок 74 (фиг. 2) установки 30 (фиг. 1), с образованием первого пермеата 408 и первого концентрата 410. На стадии 310 к первому пермеату 408 добавляют кислоту, получая второй пермеат 412. На стадии 312 второй пермеат 412 пропускают через второй блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации, например блок 84 (фиг. 2), получая третий пермеат 414 и второй концентрат 416. На стадии 314 первый концентрат 410 пропускают через третий блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации, например блок 78 (фиг. 2), для получения четвертого пермеата 418 и третьего концентрата 420. На стадии 316 третий концентрат 420 пропускают через четвертый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации, например блок 108 (фиг. 2), для получения пятого пермеата 422 и четвертого концентрата 424. Третий пермеат 414 является регенерированной водой, а четвертый концентрат 424 - жидким удобрением. Четвертый пермеат 418 может быть подмешан к первому пермеату 408 на стадии 318. Второй концентрат 416 может быть подмешан ко второму пермеату 412 на стадии 320. Пятый пермеат 422 может быть подмешан к первому фильтрату 400 на стадии 322. К третьему концентрату 420 может быть добавлена кислота на стадии 324.

Хотя вышеизложенное описание системы переработки сделано главным образом в отношении переработки жидких отходов животноводства, эта система и способы переработки с ее использованием могут применяться для обработки сточных вод из других источников, т.е. не только жидких отходов животноводства.

Описано несколько вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако понятно, что могут быть сделаны различные модификации в пределах сущности и объема изобретения. Следовательно, в пределах объема нижеследующей формулы изобретения возможны его другие варианты осуществления.

Изобретение относится к переработке жидких отходов животноводства и сточных вод, производимых хозяйством со стойловым кормлением животных (СКЖ). Способ переработки жидких отходов животноводства включает разделение их в устройстве обезвоживания осадка 16 на твердый осадок и первый фильтрат; добавление к первому фильтрату первого и второго флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата, причем указанный первый флокулянт содержит около 5-50 вес.% гидроксида натрия и около 30-60 вес.% алюминиевокислого натрия, а указанный второй флокулянт содержит неионные или анионные акриловые полимеры; отделение флокулированного осадка от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц 24 для получения третьего фильтрата; пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц 28 для получения четвертого фильтрата; пропускание четвертого фильтрата через установку мембранной фильтрации 30 для получения пермеата и концентрата. Технический результат - регенерация воды и извлечение твердых частиц из сточных вод, уменьшение воздействия СКЖ-хозяйства на окружающую среду. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ переработки жидких отходов животноводства, включающий в себя стадии:
разделение сточных вод, состоящих из смеси твердых частиц и жидкости, в устройстве обезвоживания осадка на твердый осадок и первый фильтрат;
добавление к первому фильтрату первого и второго флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата, причем указанный первый флокулянт содержит около 5-50 вес. % гидроксида натрия и около 30-60 вес. % алюминиевокислого натрия, а указанный второй флокулянт содержит неионные или анионные акриловые полимеры;
отделение флокулированного осадка от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц для получения третьего фильтрата;
пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц для получения четвертого фильтрата;
пропускание четвертого фильтрата через установку мембранной фильтрации для получения пермеата и концентрата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пермеат является регенерированной водой, а концентрат - жидким удобрением.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства обезвоживания осадка используют шнековый пресс.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве отделителя взвешенных частиц используют тонкослойный пластинчатый осветлитель.

5. Способ переработки жидких отходов животноводства, включающий в себя стадии:
разделение сточных вод, состоящих из смеси твердых частиц и жидкости, в устройстве обезвоживания осадка на твердый осадок и первый фильтрат;
добавление к первому фильтрату флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в указанном первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата;
отделение флокулированного осадка от второго фильтрата в отделителе взвешенных частиц для получения третьего фильтрата;
пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц для получения четвертого фильтрата;
пропускание четвертого фильтрата через первый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения первого пермеата и первого концентрата;
добавление кислоты к первому пермеату для получения второго пермеата;
пропускание второго пермеата через второй блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения третьего пермеата и второго концентрата;
пропускание первого концентрата через третий блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения четвертого пермеата и третьего концентрата;
пропускание третьего концентрата через четвертый блок мембранных фильтров установки мембранной фильтрации для получения пятого пермеата и четвертого концентрата; причем
третий пермеат является регенерированной водой, а четвертый концентрат является жидким удобрением.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию подмешивания четвертого пермеата к первому пермеату.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию подмешивания второго концентрата ко второму пермеату.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию подмешивания пятого пермеата к первому фильтрату.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию добавления кислоты к третьему концентрату.