BRPI1014117B1

BRPI1014117B1 - Sistema e método de tratamento de água de rejeito de animais de criação

Info

Publication number: BRPI1014117B1
Application number: BRPI1014117-0A
Authority: BR
Inventors: Ross Thurston; Karen Schuett
Original assignee: 423079 Alberta Ltd.
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2020-03-24
Also published as: US20100282678A1; AU2017203147B2; AU2010244932A1; EP2429958A4; AU2017203147A1; CA2761148A1; BRPI1014117A2; CN102421710A; WO2010127442A1; EP2429958A1; CA2761148C; KR20120030067A; RU2564313C2; JP2012525956A; EP2429958B1; RU2011145661A; US9994471B2; NZ596438A

Abstract

sistema e método de tratamento de água de rejeito de animais de criação é apresentado um sistema melhorado de tratamento de água de rejeito de criação de animais para o tratamento de água rejeitada produzida por uma operação de alimentação de instalação de animais confinados (cafo). o sistema de tratamento combina ambos os tratamentos mecânico e químico e inclui a separação de líquidos de sólidos, o recolhimento dos sólidos separados em vários estágios, e o tratamento do líquido restante de forma que ele possa ser recuperado. são também apresentados métodos para o tratamento de água de rejeito com o sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE REJEITO DE ANIMAIS DE CRIAÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A invenção atual refere-se genericamente ao tratamento de água de rejeito, e mais especialmente, refere-se a um sistema e método de tratamento de água de rejeito de criação de animais para a recuperação de sólidos e água da água de rejeito.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] O controle de rejeitos é o maior desafio para muitas instalações comerciais de criação de animais, e este é especialmente o caso em instalação de operação de alimentação de animais confinados (CAFO). Nas instalações CAFO os animais de criação, tais como vacas, galinhas, e suínos, são acomodados em prédios. Os rejeitos de animais, incluindo esterco sólido e líquido e urina, assim como outros subprodutos da alimentação e da acomodação dos animais que são acumulados nos prédios de animais de criação devem ser removidos para manter um ambiente de vida saudável. Com muita freqüência, o rejeito é lavado dos prédios de criação de animais com água, criando rejeitos de água que são perigosos para o meio ambiente. O manuseio desta água de rejeito apresenta vários desafios ambientais diferentes, incluindo a contaminação do ar causada pelo odor liberado pelo rejeito, a contaminação da água e correntes do solo oriundas de vazamentos e a contaminação do solo, entre outros.

[0003] Comumente, a água de rejeito é recolhida e é retida em grandes poços/lagoas. Nas lagoas, a água e outros produtos voláteis são evaporados para a atmosfera, deixando uma lama aquosa que se acumula no fundo da lagoa, que eventualmente requer descarte. Os problemas com este método existente incluem a necessidade de grandes áreas de terra para as lagoas, a contaminação da água do solo provocada pelo vazamento do rejeito das lagoas, a contaminação de correntes da lagoa, a contaminação do ar

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 7/29 / 17 causada por odores liberados pelo rejeito contido nas lagoas, entre outros. [0004] Tem havido tentativas para reduzir o rejeito produzido pelos animais, eliminar lagoas de estocagem, reduzir os requisitos de tamanho de lagoa para a estocagem, e reduzir o impacto ambiental das lagoas de estocagem. Estas tentativas incluem sistemas para a recuperação de água das lagoas, tratamento do ar em relação às emissões voláteis, a cobertura de lagoas para reduzir a emissão de voláteis, a separação sólido- líquido, a manipulação da dieta dos animais e/ou de aditivos químicos na alimentação dos animais, entre outros. No entanto, nenhum destes sistemas ou métodos resolve totalmente os muito problemas inerentes ao tratamento de rejeitos.

[0005] Outros problemas enfrentados pelos produtores de animais de criação são os custos de um suprimento constante de água fresca para beber e para limpeza, os custos da terra para a instalação da criação, os custos das lagoas e as queixas de odor incômodo. Além disso, a legislação continua a ser cada vez mais rígida em relação aos níveis de descarga de poluentes no ar e água, incluindo fósforo e metano.

[0006] Assim sendo, existe uma necessidade e um desejo por um sistema e método de tratamento melhorados de água de rejeito proveniente de criação de animais que reduza o problema ambiental de uma instalação CAFO, e forneça uma fonte de água fresca, e recupere os sólidos e líquidos do rejeito para fertilizantes. A invenção atual resolve estes e outros problemas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0007] As realizações preferidas da invenção atual apresentam um sistema melhorado de tratamento de água de rejeito de criação de animais que reduz a amônia e o fósforo na água descartada, permitindo que a água seja usada no local, elimina os requisitos de lagoas, reduz a despesa com a manipulação do rejeito, reduz as emissões de odor, produz fertilizante sólidos e líquidos adequados para aplicação na terra, entre outros.

[0008] Para obter-se estas e outras vantagens, em geral, em um

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 8/29 / 17 aspecto, é apresentado um sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais. O sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais, inclui um dispositivo de retirada da água da lama, inclui uma entrada da água de rejeito, uma descarga de fluido e uma descarga de sólidos; um condicionador químico que inclui uma entrada de fluido e uma descarga de fluido; um separador de líquido em suspensão incluindo uma entrada de fluido, uma descarga de fluido, e uma descarga de sólido; um dispositivo de filtro de sólidos finos, incluindo uma entrada de fluido e uma descarga de fluido; uma unidade de filtro de membrana incluindo uma entrada de fluido, uma descarga de água recuperada e uma descarga de líquido concentrado. A entrada de fluido do condicionador químico é ligada de forma fluida com a descarga de líquido do dispositivo de retirada da água da lama. A entrada de fluido do separador de sólidos em suspensão é ligada de forma fluida com a descarga de fluido do condicionador químico. A entrada de fluido do dispositivo de filtro de sólidos finos é ligada de forma fluida com o líquido descarregado do separador de sólidos em suspensão. A entrada de fluido da unidade de filtro de membrana é ligada de forma fluida com a descarga de fluido do dispositivo de filtro de sólidos finos.

[0009] Em uma realização, o dispositivo de retirada da água da lama é uma prensa de parafuso. Em uma realização, o separador de sólidos em suspensão é um clarificador de placa. Em uma realização, o clarificador de placa é um clarificador de placa lamelar.

[00010] Em uma realização, a unidade de filtro de membrana inclui uma unidade de filtração da água tendo a descarga da água filtrada e uma unidade de concentração de líquido tendo a descarga de líquido concentrada. [00011] Em uma realização, o condicionador químico inclui uma primeira unidade injetora de produtos químicos, um primeiro misturador, uma segunda unidade injetora de produtos químicos, e um segundo misturador. A primeira unidade injetora de produtos químicos, o primeiro misturador, a segunda unidade

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 9/29 / 17 injetora de produtos químicos, e o segundo misturador sendo ligados de forma fluida em série entre a entrada e a saída do condicionador químico.

[00012] Em uma realização, o dispositivo de filtro de sólidos finos inclui uma unidade de meios múltiplos, uma primeira unidade de filtro de saco, e uma segunda unidade de filtro de saco. A primeira unidade de filtro de saco e a segunda unidade de filtro de saco sendo ligadas de forma fluida em paralelo, e o filtro com meios múltiplos sendo ligado a montante da primeira e segunda unidade de filtro de saco.

[00013] Em geral, em outro aspecto, é apresentado um sistema de tratamento de descarte de água de criação de animais. O sistema de tratamento de descarte de água de criação de animais inclui um dispositivo de retirada da água da lama que é configurado para separar uma mistura de sólidos- fluidos da água descartada em fluxos sólidos e fluidos. Um condicionador químico configurado para agregar sólidos em suspensão do fluxo de fluido em flocos. Um separador de sólidos em suspensão configurado para remover os flocos do fluxo de fluidos. Um dispositivo de filtro de sólidos finos configurados para remover sólidos finos do fluxo de fluido. Uma unidade de filtro de membrana configurada para separar o fluxo de fluido em um fluxo de fluido permeado e um fluxo de fluido efluente, e para concentrar o fluido de efluente em um concentrado fluido. O dispositivo de filtro de sólidos finos está a jusante do separador de sólidos em suspensão, e o filtro de membrana está a jusante do dispositivo de filtro de sólidos finos.

[00014] Em uma realização, o dispositivo de retirada da água da lama é uma prensa de parafusos. Em uma realização, o separador de sólidos em suspensão é um clarificador de placa lamelar.

[00015] Em uma realização o condicionador químico inclui uma primeira unidade injetora de químicos, um primeiro misturador, uma segunda unidade injetora de químicos, e um segundo misturador. A primeira unidade injetora de químicos, o primeiro misturador, a segunda unidade injetora de

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 10/29 / 17 químicos, e o segundo misturador sendo ligados de forma fluida em série entre a entrada e a descarga do condicionador químico.

[00016] Em uma realização, o dispositivo de filtro de sólidos finos inclui uma unidade de filtro com meios múltiplos, uma primeira unidade de filtro de saco, e uma segunda unidade de filtro de saco. A primeira unidade de filtro de saco e a segunda unidade de filtro de saco sendo ligadas de forma fluida em paralelo, e o filtro de meios múltiplos sendo ligado a montante da primeira e segunda unidades de filtro de saco.

[00017] Em geral, em outro aspecto, é apresentado um método de tratamento de água de descarte de criação de animais. O método é constituído pelas etapas de:

(a) a separação de uma mistura de sólidos-fluidos de água de rejeito em um dispositivo de retirada da água da lama para um efluente de sólidos e um primeiro efluente fluido;

(b) a adição de floculantes no primeiro efluente de fluido fazendo com que os sólidos em suspensão no primeiro efluente de fluidos sejam agregados em flocos para formar um segundo efluente de fluidos;

(c) a separação dos flocos do segundo efluente de fluidos em um separador de sólidos em suspensão para formar um terceiro efluente de fluidos;

(d) a passagem do terceiro efluente através de um dispositivo de filtro de sólidos finos para formar um quarto efluente de fluidos; e (e) a passagem do quarto efluente de fluidos através de uma unidade de filtro de membrana para formar um fluido permeado e um concentrado de fluidos.

[00018] Em outras realizações, no método, o fluido permeado é água recuperada, e o fluido concentrado é um fertilizante líquido; o dispositivo de retirada de água da lama é uma prensa de parafusos; e o separador de sólidos em suspensão é um clarificador de placa lamelar.

[00019] Em geral, em outro aspecto, é apresentado um método de

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 11/29 / 17 tratamento de água de rejeito de criação de animais. O método é constituído pelas etapas de:

(a) separação de uma mistura de sólidos-fluidos de água de rejeito em um dispositivo de retirada de água de lama em um efluente sólido e um primeiro efluente de fluidos;

(b) a adição de floculantes no referido primeiro efluente de fluidos fazendo com que os sólidos em suspensão no referido primeiro efluente de fluidos sejam agregados em flocos para formar um segundo efluente de fluidos;

(c) a separação dos referidos flocos do referido segundo efluente de fluidos em um separador de sólidos em suspensão para formar um terceiro efluente de fluidos;

(d) a passagem do referido terceiro efluente através de um dispositivo de filtro de sólidos finos para formar um quarto efluente de fluidos;

(e) a passagem do referido quarto efluente fluido através de um primeiro conjunto de filtro de membrana de uma unidade de filtro de membrana para formar um primeiro fluido permeado e um primeiro fluido concentrado;

(f) a adição de um ácido no referido primeiro fluido permeado formando um segundo fluido permeado;

(g) a passagem do segundo fluido permeado através de um segundo conjunto de filtro de membrana da referida unidade de filtro de membrana para formar um terceiro fluido permeado e um segundo fluido concentrado;

(h) a passagem do referido primeiro fluido concentrado através de um terceiro conjunto de filtro de membrana da referida unidade de filtro de membrana para formar um quarto fluido permeado e um terceiro fluido concentrado;

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 12/29 / 17 (i) a passagem do referido terceiro fluido concentrado através de um quarto conjunto de filtro de membrana da referida unidade de filtro de membrana para formar um quinto fluido permeado e um quarto fluido concentrado; e (j) onde o referido terceiro fluido permeado é água recuperada e o quarto fluido concentrado é um fertilizante líquido.

[00020] Em outra realização, o método é ainda constituído pela etapa de mistura do referido quarto fluido permeado e do referido primeiro fluido permeado.

[00021] Em outra realização, o método é ainda constituído pela etapa de mistura do referido segundo fluido concentrado e do referido segundo fluido permeado.

[00022] Em outra realização, o método é ainda constituído pela etapa de mistura do referido quinto fluido permeado com o referido primeiro efluente fluido.

[00023] Em outra realização, o método é ainda constituído pela etapa de adição de um ácido no referido terceiro fluido concentrado.

[00024] Foram assim apresentadas, de forma ampla, as características mais importantes da invenção, para que a descrição detalhada da mesma seguinte possa ser melhor entendida e para que a contribuição atual para a arte possa ser melhor apreciada.

[00025] Vários objetivos, características e vantagens da invenção atual ficarão rapidamente aparentes para aqueles com conhecimento normal na arte após a leitura da seguinte descrição detalhada e das realizações atualmente preferidas, mas, no entanto, somente ilustrativas da invenção atual, quando consideradas em conjunto com os desenhos que a acompanham. A invenção é capaz de outras realizações e ser praticada e executada de várias formas. Deve também ser entendido que as frases e a terminologia utilizadas aqui são para fins de descrição e não devem ser consideradas como limitativas.

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 13/29 / 17 [00026] Assim sendo, aqueles adestrados na arte verificarão que a conceituação na qual é baseada esta apresentação poderá ser rapidamente utilizada como uma base para projetar outras estruturas, métodos e sistemas para se executar as várias finalidades da invenção atual. É portanto importante que as reivindicações sejam consideradas como incluindo tais construções equivalentes, desde que elas não se afastem do espírito e do escopo da invenção atual.

[00027] Para se ter um melhor entendimento da invenção, das suas vantagens operacionais e dos objetivos específicos obtidos pela sua utilização, deve ser feita referência aos desenhos que a acompanham e ao material descritivo no qual são ilustradas as realizações preferidas da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00028] Os desenhos anexos, que são incluídos para fornecer um melhor entendimento da invenção e são incorporados e constituem uma parte desta especificação, ilustram as realizações preferidas da invenção e juntamente com a descrição servem para explicar os princípios da invenção, nos quais:

A figura 1 é uma vista esquemática de nível elevado de um sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais e método do mesmo de acordo com os princípios da invenção atual;

A figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais da figura 1;

A figura 3 é um diagrama de fluxo de um método de tratamento de água de rejeito de criação de animais com o sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais de acordo com uma primeira realização; e

A figura 4 é um diagrama de fluxo de um método de tratamento de água de rejeito de criação de animais com o sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais de acordo com outra realização.

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DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00029] Será agora feita referência, em detalhes, às realizações preferidas da invenção atual, exemplos das quais são ilustrados nos desenhos anexos. Inicialmente com referência à figura 1 é mostrado um diagrama em nível elevado de um sistema de tratamento de água de rejeito de criação de animais 10 de acordo com a invenção atual, daqui por diante referido como sistema de tratamento. O sistema de tratamento 10 é especialmente útil para o tratamento de água de rejeito executado por uma instalação de operação de alimentação de animais confinados (CAFO) para recuperar água e sólidos da água de rejeito, e para reduzir o problema ambiental da instalação CAFO.

[00030] De forma ampla, conforme mostrado na figura 1, o sistema de tratamento 10 combina ambos os tratamentos, mecânico e químico, da água e inclui a separação de líquidos dos sólidos, o recolhimento dos sólidos separados em vários estágios, e o tratamento do líquido restante de forma que ele possa ser recuperado. A água descartada 12 produzida, por exemplo, por intermédio de uma instalação CAFO 14 é recebida por um dispositivo de retirada da água da lama 16. A água de rejeito 12 neste estágio inclui uma maior parte de água com sólidos misturados. Os termos água, líquido e fluido, são usados aqui intercambiavelmente. Os sólidos, além do esterco sólido e dissolvido, podem incluir subprodutos de animais, tais como cabelos, forragem para os animais dormirem, grãos, areia e outras partículas pequenas. Vários nutrientes são dissolvidos na água, incluindo fósforo (P), nitrogênio (N) e potássio (K), entre outros. No dispositivo de remoção de água da lama 16, os sólidos não dissolvidos na água rejeitada são removidos da porção líquida da água de rejeito. Os sólidos removidos 18 são descarregados e são adequados para o espalhamento na terra como fertilizante. O líquido remanescente 20 é passado para um condicionador químico 22. No condicionador químico 22 é adicionado no líquido 20 um floculente. Depois da adição do floculente, o líquido 20 passa através de um separador de sólidos em suspensão 24. O separador de sólidos em suspensão 24

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 15/29 / 17 remove e separa os sólidos adicionais 26 do líquido 20. Estes sólidos podem ser desidratados em separado e utilizados como fertilizantes, ou podem retornar para o dispositivo de desidratação da lama 16 para serem recirculados através do sistema de tratamento 10. O líquido restante 20 é passado através de um filtro de sólidos finos 28 para remover quaisquer sólidos adicionais não dissolvidos do líquido antes de ser passado através de uma unidade de filtro de membrana 30. Na unidade de filtro de membrana 30 o líquido 20 é filtrado para formar água recuperada 32 e o fertilizante líquido concentrado 34. A água recuperada é adequada para uso na instalação para vários fins, incluindo água potável para a criação de animais.

[00031] Com referência à figura 2, pode-se ter uma explicação mais detalhada do sistema de tratamento 10. Conforme explicado, acima do sistema de tratamento 10 é incluído um dispositivo de desidratação de lama 16 que recebe a água descartada 12 de uma instalação CAFO. Opcionalmente, a água descartada 12 pode ser recebida por um tanque de equalização 36 antes de ser passada para o dispositivo de desidratação de lama 16. A partir do tanque de equalização 36, a água descartada 12 é passada para o dispositivo de desidratação de lama 16. Em uma realização, o dispositivo de desidratação de lama 16 é uma prensa filtro de parafuso do tipo que tem um parafuso rotativo que reduz progressivamente o espaçamento dentro de uma peneira com a forma cilíndrica ou uma peneira com a forma cônica. As prensas de parafuso deste tipo são bem conhecidas na arte e, portanto, não é requerida aqui uma discussão especifica da sua construção. No entanto, geralmente, o material que entra na prensa de parafuso é gradualmente submetido a um aumento de pressão quando ele se movimenta na direção da descarga dos sólidos da prensa, por intermédio do parafuso rotativo. A pressão aumentada faz com que o líquido seja prensado nos sólidos através da peneira onde o líquido é recolhido. Em uma realização, é apresentada uma prensa de filtro de parafuso 16 instalada com três estágios de compressão.

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 16/29 / 17 [00032] Na prensa filtro de parafuso 16, os sólidos não dissolvidos na água descartada 12 são removidos da porção líquida da água descartada. Os sólidos removidos 18 são descarregados e são adequados para espalhamento na terra como fertilizante. Um tanque de transferência 38 pode ser ligado de forma fluida na prensa de parafuso 16 para receber o líquido para processamento adicional. A entrada da bomba 40 é ligada no tanque de transferência 38. A bomba 40 é automatizada para controlar o nível de líquido contido no tanque de transferência 38, e opera para bombear o líquido de processo do tanque de transferência através do condicionador químico 22 e para dentro do separador de sólidos em suspensão 24.

[00033] O condicionador químico 22 inclui um duto 42, um primeiro injetor químico 44, um misturador em linha 46, um segundo injetor químico 48 e um segundo misturador em linha 50. O duto 42 é ligado na descarga da bomba 40 e na entrada do separador de sólidos em suspensão 24. O primeiro injetor químico 44 inclui uma bomba injetora de produtos químicos 52 ligada de forma fluida ao tanque de estocagem química 54 e duto 42. O misturador em linha 46 é ligado no duto 42 a jusante do injetor de produto químico 44. O injetor de produto químico 48 inclui uma bomba de injetor de produto químico 56 ligada de forma fluida com o tanque de estocagem de produto químico 58 e com o duto 42 a jusante do misturador 46. O misturador em linha 50 é ligado no duto 42 a jusante do injetor de produto químico 48.

[00034] As bombas do injetor de produto químico 52 e 56 operam para bombear os floculantes 55 e 59 contidos nos tanques de estocagem de produto químico 54 e 58, respectivamente, para o duto 42, que devem ser incluídos no líquido de processo que passa através dos mesmos. O líquido de processo e os floculantes são intensamente misturados quando passados através dos misturadores 46 e 51. Os misturadores em linha 46 e 50 asseguram uma rápida mistura dos floculantes e do líquido de processo, assim como a complementação da reação química entre os componentes do floculante e os

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 17/29 / 17 componentes do líquido de processo.

[00035] Os floculantes são produtos químicos que promovem a floculação fazendo com que os colóides e outras partículas em suspensão em líquidos sejam agregadas, formando flocos. Os floculantes são usados em processos de tratamento de água para melhorar a sedimentação ou a capacidade de filtração de partículas pequenas. De preferência, os floculantes de grau alimentício são escolhidos para uso neste sistema de tratamento para atender aos padrões governamentais para compostos de tratamento de água que poderão entrar em contato com produtos alimentícios. Estes são requeridos para trabalho em locais de criação de animais para a proteção dos animais contra contato com qualquer produto químico perigoso ou de risco. Os produtos químicos floculantes preferidos para a primeira injeção incluem aqueles que são compostos por 5 - 50% em peso de hidróxido de sódio e 30 60% em peso de aluminato de sódio, tais como o Nalco N2 ou o Aluminex 1, ambos disponíveis da Nalco Company of Naperville IL. Este estágio começa a clarear a água de rejeito de tal forma que os polímeros possam ser aplicados efetivamente no segundo estágio de injeção. Produtos químicos floculantes preferidos para a segunda injeção incluem polímeros não iônicos ou aniônicos acrílicos que são constituídos por 10 - 30% de poliacrilamida e 10 - 30% de um hidrocarboneto alifático, como N3100L disponível da Alken-Murray Corporation of New Hyde Park, Nova Iorque. Outros floculantes adequados são o Superfloc C-492 disponível da Brenntag Canada Inc. de Toronto, Ontario; os P-112 e P508 disponíveis da Chemco Products de Howell, Michigan; e o Nalclear 8181, disponível da Nalco Company.

[00036] No separador de sólidos em suspensão, os sólidos formados pela floculação na condição química, e outros sólidos em suspensão misturados com o líquido de processo 61 são forçados a serem removidos e separados. Os sólidos separados 25 podem ser desidratados e utilizados para fertilizante ou podem ser recirculados para o dispositivo de desidratação de

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 18/29 / 17 lama 16. Em uma realização, o líquido de processo rico em sólidos é forçado a entrar em contato com as placas do clarificador quando o líquido de processo passa através do separador de sólidos 24. O contato com as placas do clarificador resulta na queda dos sólidos em suspensão sob a ação da gravidade no líquido de processo para dentro de uma área de armazenagem no fundo do separador de sólidos em suspensão. O líquido de processo escoa através de anteparas ajustáveis no topo do separador de sólidos em suspensão. [00037] Em uma realização, o separador de sólidos em suspensão 24 é um clarificador de placa lamelar. Em uma realização, o separador de sólidos 24 é um clarificador de placa lamelar inclinado. Em uma realização, o clarificador de placa lamelar inclinado inclui as placas do clarificador que são compostas por um plástico reforçado com fibra. As placas do clarificador são colocadas de uma forma para reduzir os requisitos gerais do separador de sólidos em suspensão 24. Em uma realização, as placas do clarificador podem ser ajustadas em uma inclinação de 55 graus e espaçadas de 2 polegadas. Esta disposição inclinada das placas do clarificador aumenta a área superficial projetada do líquido de processo resultando em uma remoção aumentada de sólidos. Os clarificadores de placa inclinada adequados são fornecidos pela Unipure, Parkson Corporation e a Great Lakes Bio Systems, Inc.

[00038] O separador de sólidos em suspensão 24 é ligado de forma fluida a um tanque de recolhimento 60 para receber o líquido de processo 63 do separador de sólidos em suspensão. A entrada da bomba 62 é ligada de forma fluida ao tanque de recolhimento 60, e a descarga da bomba 62 é ligada de forma fluida ao filtro de sólidos finos 28. A bomba 62 é operada para bombear o fluido de processo do tanque de recolhimento 60 através do filtro de sólidos finos 28. O filtro de sólidos finos 28 pode incluir um filtro do primeiro estágio 64 e um filtro do segundo estágio 66. O líquido de processo é bombeado através do filtro do primeiro estágio 64 e então através do filtro do segundo estágio 66. O filtro do primeiro estágio 64 pode incluir um filtro de tubo 67 tendo meios de filtração

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 19/29 / 17 diferentes. Em uma realização, o filtro do primeiro estágio é o filtro de tubo pressurizado contendo camadas de cascalho, areia de sílica e carvão de antracita como o meio de filtração. O filtro do segundo estágio 66 inclui um par de filtros de sacola 68 e 70 ligados de forma fluida em paralelo. Os filtros de sacola são bem conhecidos na indústria de filtração de líquidos, e assim sendo, não é requerida aqui uma descrição específica.

[00039] No entanto, em geral, o filtro de saco inclui uma sacola de material de malha localizado em uma carcaça do filtro, através do qual é passado o fluido em pressões elevadas. Sob pressão, o fluido escoa através da sacola, mas evita-se que os particulados sólidos escoem através da sacola.

[00040] O filtro de sólidos finos 28 é ligado de forma fluida ao tanque de recolhimento 70 para receber líquido de processo do filtro de sólidos finos. A entrada da bomba 72 é ligada de forma fluida ao tanque de recolhimento 70, e a descarga da bomba 72 é ligada de forma fluida à unidade do filtro de membrana 30. A bomba 72 é operada para bombear o fluido de processo do tanque de recolhimento 70 para a unidade do filtro de membrana 30. Com referência continuada à figura 2, a unidade do filtro de membrana 30 será descrita, e mais especificamente, será descrita a unidade/perna de filtração de água da unidade do filtro de membrana 30. O conjunto do filtro de membrana 74 é ligado na descarga da bomba 72 para receber o fluido de processo do tanque de recolhimento 70. A descarga do permeado 80 do conjunto do filtro de membrana 74 é ligada de forma fluida ao tanque de recolhimento 76. No tanque de recolhimento 76, a descarga do permeado é tratada com um ácido 92 estocado no tanque 86, como ácido nítrico ou sulfúrico, que é bombeado para o tanque de recolhimento 76 pela bomba 88 para condicionar a descarga do permeado antes de ser passado através do conjunto do filtro de membrana 84. O tratamento com ácido converte a amônia em sal de amônio a ser removido pelo conjunto do filtro de membrana 84. A temperatura da descarga do permeado mantida no tanque de recolhimento 76 é controlada para ficar

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 20/29 / 17 entre 10 e 30 °C. A entrada da bomba 90 é ligada no tanque de recolhimento 76, e o conjunto do filtro de membrana 84 é ligado na descarga da bomba 90 para receber o permeado tratado por ácido do tanque 76. A descarga de permeado 94 é água recuperada adequada para o uso como água de lavagem para limpar os vários elementos do filtro do sistema, ou como água potável para a criação de animais, e poderá ser estocada no tanque 120. A descarga de concentrado 96 do conjunto do filtro de membrana 84 pode ser recirculada para o tanque de recolhimento 76 ou de volta para o tanque de transferência 38, para a recirculação através do sistema de tratamento 10.

[00041] Com referência continuada à figura 2, será descrita a unidade de concentração de líquido/fluxo de fluido da unidade de filtro de membrana 30. A descarga de concentrado do conjunto do filtro de membrana 74 é ligada no conjunto do filtro de membrana 78 para passar a descarga do concentrado 82 através do mesmo. A descarga do concentrado do conjunto do filtro de membrana 78 é ligada no tanque de recolhimento 100 para receber do mesmo a descarga de concentrado 98, e a descarga de permeado 110 do conjunto do filtro de membrana 78 pode ser recirculada para os tanques 76. No tanque de recolhimento 100, a descarga de concentrado 98 é tratada com um ácido 102 estocado no tanque 104, como o ácido nítrico ou sulfúrico, que é bombeado para o tanque de recolhimento 100 pela bomba 106 para condicionar a descarga de concentrado 98 antes de ser passada através do conjunto do filtro de membrana 108. A entrada da bomba 112 é ligada no tanque de recolhimento 100, e o conjunto do filtro de membrana 108 é ligado na descarga da bomba 112 para receber a descarga de concentrado do tanque 100. A descarga de concentrado 114 do conjunto do filtro de membrana 108 é o fertilizante líquido concentrado, que é estocado no tanque 116. A descarga de permeado 118 do conjunto do filtro de membrana 108 pode ser estocada no tanque 120 ou recirculada para o tanque 38 para a recirculação através do sistema de tratamento 10.

[00042] Agora pode ser entendido um método de tratamento de água

Petição 870190139146, de 24/12/2019, pág. 21/29 / 17 de rejeito pelo sistema de tratamento 10 que é descrito com referência à figura

3. Uma mistura de sólidos-fluidos da água de rejeito é separada em um efluente sólido e um primeiro efluente fluido em um dispositivo de desidratação de lama (200). O dispositivo de desidratação de lama pode ser uma prensa de filtro de parafuso. O efluente sólido, que é desidratado até cerca de 30% em peso de líquido, é adequado para espalhamento na terra. É adicionado um ou mais floculantes no primeiro efluente fluido para fazer com que o primeiro efluente fluido seja floculado, formando um segundo efluente fluido (202). O floco é separado do segundo efluente fluido em um separador de sólidos em suspensão, formando um terceiro efluente (204). O separador de sólidos em suspensão pode ser um clarificador de placa lamelar. O terceiro efluente fluido é passado através de um dispositivo de filtro de sólidos finos formando um quarto efluente fluido (206). O quarto efluente fluido é passado através de uma unidade de filtro de membrana, formando um fluido permeado e um concentrado fluido (208). O fluido permeado pode ser água recuperada (203) e o concentrado fluido pode ser um fertilizante líquido (212).

[00043] Em outra realização, é descrito um método de tratamento de água de rejeito pelo sistema de tratamento 10, com referência à figura 4. Uma mistura de sólidos-fluidos da água de rejeito é separada em um efluente de sólidos e um primeiro efluente fluido 400 em um dispositivo de desidratação de lama (300). O efluente de sólidos, que é desidratado até cerca de 30% em peso de líquido, é adequado para espalhamento na terra. São adicionados um ou mais floculantes no primeiro efluente fluido 400 para fazer com que o primeiro efluente fluido sofra uma floculação, produzindo sólidos em suspensão no primeiro efluente fluido que serão agregados em flocos e formando um segundo efluente fluido 402 (302). Os flocos são separados/removidos do segundo efluente fluido 402 formando um terceiro efluente fluido 404 (304). O terceiro efluente 404 é passado através de um dispositivo de filtro de sólidos finos para formar um quarto efluente fluido

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406 (306). O quarto efluente fluido 406 é passado através de um primeiro conjunto de filtro de membrana de uma unidade de filtro de membrana para formar um primeiro fluido permeado 408 e um primeiro fluido concentrado 410 (308). É adicionado um ácido no primeiro fluido permeado 408 formando um segundo fluido permeado 412 (310). O segundo fluido permeado 412 é passado através de um segundo conjunto de filtro de membrana da unidade de filtro de membrana para formar um terceiro fluido permeado 414 e um segundo fluido concentrado 416 (312). O primeiro fluido concentrado 410 é passado através de um terceiro conjunto de filtro de membrana da unidade de filtro de membrana para formar um quarto fluido permeado 418 e um terceiro fluido concentrado 420 (314). O terceiro fluido concentrado 420 é passado através de um quarto conjunto de filtro de membrana da unidade de filtro de membrana para formar um quinto fluido permeado 422 e um quarto concentrado 424 (316). O terceiro fluido permeado 414 sendo água recuperada e o quarto fluido concentrado 424 sendo um fertilizante líquido. O quarto fluido permeado 418 pode ser misturado com o primeiro fluido permeado 408 (318). O segundo fluido concentrado 416 pode ser misturado com o segundo fluido permeado 412 (320). O quinto fluido permeado 422 pode ser misturado com o primeiro efluente fluido 400 (322). Pode ser adicionado um ácido no terceiro fluido concentrado 420 (324).

[00044] Embora a descrição mencionada anteriormente do sistema de tratamento seja feita com relação específica à água de rejeito de animais de criação, o sistema de tratamento e os métodos do mesmo podem ser usados para processar água de rejeito de outras fontes, e, portanto, não devem ser limitados somente à água de rejeito de animais de criação.

[00045] Foi descrita uma quantidade de realizações da invenção atual. No entanto, ficará entendido que podem ser feitas várias modificações sem se afastarem do espírito e do escopo da invenção. Assim sendo, outras realizações estão de acordo com o escopo das reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de tratamento de água de rejeito de animais de criação (10) compreendendo:

um dispositivo de desidratação de lama (16) incluindo uma entrada de água de rejeito, uma descarga de fluido e uma descarga de sólidos;

um condicionador químico (22) para agregar sólidos em suspensão em um floco, o condicionador incluindo uma entrada de fluido e uma descarga de fluido, em que o referido condicionador químico inclui:

uma primeira unidade de injetor químico (44) para injetar um primeiro floculante;

um primeiro misturador (46);

uma segunda unidade de injetor químico (48) para injetar um segundo floculante; e um segundo misturador (50);

a referida primeira unidade de injetor químico, o referido primeiro misturador, a referida segunda unidade de injetor químico, e o segundo misturador sendo ligados de forma fluida em série entre a referida entrada e a referida descarga do referido condicionador químico;

um separador de sólidos em suspensão (24) para remover o dito floco, que é um clarificador de placa lamelar incluindo uma entrada de fluido, uma descarga de fluido, e uma descarga de sólidos;

um dispositivo de filtro de sólidos finos (28) incluindo uma entrada de fluido e uma descarga de fluido;

uma unidade de filtro de membrana (30) incluindo uma entrada de fluido, uma descarga de água recuperada e uma descarga de líquido concentrado;

a referida entrada de fluido do referido condicionador químico é ligada de forma fluida à referida descarga de líquido do referido dispositivo de desidratação de lama;

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2 / 5 a referida entrada de fluido do referido separador de sólidos em suspensão é ligada de forma fluida à referida descarga fluida do referido condicionador químico;

a referida entrada de fluido do referido dispositivo de filtro de sólidos finos é ligada de forma fluida à referida descarga de líquido do referido separador de sólidos em suspensão; e a referida entrada de fluido da referida unidade de filtro de membrana é ligada de forma fluida à referida descarga de fluido do referido dispositivo de filtro de sólidos finos;

caracterizado pelo fato de que o dito primeiro floculante compreende 5 a 50% em peso de hidróxido de sódio e 30 a 60% em peso de aluminato de sódio, dito segundo floculante é um polímero acrílico não iônico ou aniônico compreendendo 10 a 30% de poliacrilamida e 10 a 30% de um hidrocarboneto alifático.

2. Sistema de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do referido dispositivo de desidratação de lama (16) ser uma prensa de parafuso.
3. Sistema de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da referida unidade de filtro de membrana (30) incluir:

uma unidade de filtração de água tendo a referida descarga de água filtrada; e uma unidade de concentração de líquido tendo a referida descarga de líquido concentrado.
4. Sistema de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do referido dispositivo de filtro de sólidos finos (28) incluir:

uma unidade de filtro de meios múltiplos (67);

uma primeira unidade de filtro de saco (68);

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3 / 5 uma segunda unidade de filtro de saco (70);

a referida primeira unidade de filtro de saco e a referida segunda unidade de filtro de saco sendo ligadas de forma fluida em paralelo;

o referido filtro de meios múltiplos sendo ligado a montante das referidas primeira e segunda unidades de filtro de saco.
5. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação utilizando o sistema definido nas reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

separar uma mistura de sólidos-fluido de água de rejeito em um dispositivo de desidratação de lama (16) em um efluente de sólidos e um primeiro efluente fluido;

adicionar um primeiro e um segundo floculantes no referido primeiro efluente fluido fazendo com que os sólidos em suspensão no referido primeiro efluente fluido sejam agregados em flocos para formar um segundo efluente fluido, dito primeiro floculante compreendendo 5 a 50% em peso de hidróxido de sódio e 30 a 60% em peso de aluminato de sódio, dito segundo floculante sendo um polímero acrílico não iônico ou aniônico compreendendo 10 a 30% de poliacrilamida e 10 a 30% de um hidrocarboneto alifático;

separar os referidos flocos do segundo efluente fluido em um separador de sólidos em suspensão (24) para formar um terceiro efluente fluido;

passar o referido terceiro efluente através de um dispositivo de filtro de sólidos finos (28) para formar um quarto efluente fluido;

passar o referido quarto efluente fluido através de uma unidade de filtro de membrana (30) para formar um fluido permeado e um concentrado fluido.
6. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do referido fluido permeado ser água recuperada (32), e o referido fluido concentrado ser

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4 / 5 um fertilizante líquido.
7. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do referido dispositivo de desidratação de lama (16) ser uma prensa de parafuso.
8. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do referido separador de sólidos em suspensão (24) ser um clarificador de placa lamelar.
9. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que passar o referido quarto efluente fluido através de uma unidade de filtro de membrana (30) para formar um fluido permeado e um concentrado fluido compreende:

passar o referido quarto efluente fluido através de um primeiro conjunto de filtro de membrana (74) de uma unidade de filtro de membrana para formar um primeiro fluido permeado (80) e um primeiro fluido concentrado (82); e o método compreende adicionalmente:

adicionar um ácido (86) no referido primeiro fluido permeado (80) para formar um segundo fluido permeado;

passar o referido segundo fluido permeado através de um segundo conjunto de filtro de membrana (84) da referida unidade de filtro de membrana para formar um terceiro fluido permeado (94) e um segundo fluido concentrado (96);

passar o referido primeiro fluido concentrado (82) através de um terceiro conjunto de filtro de membrana (78) da referida unidade de filtro de membrana para formar um quarto fluido permeado (110) e um terceiro fluido concentrado (98);

passar o referido terceiro fluido concentrado (98) através de um quarto conjunto de filtro de membrana (108) da referida unidade de filtro

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5 / 5 de membrana para formar um quinto fluido permeado (118) e um quarto fluido concentrado (114); e em que o referido terceiro fluido permeado (94) é água recuperada e o referido quarto fluido concentrado é um fertilizante líquido.
10. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de:

misturar o referido quarto fluido permeado (110) e o referido primeiro fluido permeado (80).
11. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de:

misturar o referido segundo fluido concentrado (96) e o referido segundo fluido permeado.
12. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente a etapa de:

misturar o referido quinto fluido permeado (118) com o referido primeiro efluente fluido.
13. Método de tratamento de água de rejeito de animais de criação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente de:

adicionar um ácido (104) no referido terceiro fluido concentrado (98).