CN111032177B - 使用压载澄清处理包含高浓度的固体的液体流 - Google Patents

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Abstract

公开了一种高固体废水处理系统。废水处理系统包括压载反应器、固体‑液体分离子系统、预处理子系统、压载物进料子系统和压载物回收子系统。高固体废水处理系统可以包括反应罐、增稠器和压滤机。还公开了一种处理高固体废水的方法。该方法包括使废水进料与凝结剂或絮凝剂接触，将定量给料的废水增稠，用压载物处理流出物，将处理过的废水沉降，以及将压载污泥输送至废水进料、定量给料的废水或处理过的废水中。废水进料可以具有大于500mg/L的总悬浮固体。废水进料可以包含无机固体。

Description

使用压载澄清处理包含高浓度的固体的液体流
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年8月18日提交的标题为“TREATMENT OFLIQUID STREAMS CONTAINING HIGH CONCENTRATIONS OF SOLIDS USING BALLASTEDFLOCCULATION”的美国临时申请序号62/547,193的优先权，该美国临时申请出于所有目的通过引用以其整体被并入本文。
技术领域
本文公开的方面和实施方案总体上涉及废水处理系统，并且更具体地，涉及利用压载物(ballast)来处理固体并且从处理过的固体中回收压载物的处理系统及其操作方法。
概述
根据一个方面，提供了高固体废水处理系统(high-solids wastewatertreatment system)。所述高固体废水处理系统可以包括：压载反应器(ballastedreactor)，所述压载反应器具有入口和出口；固体-液体分离子系统，所述固体-液体分离子系统具有与压载反应器的出口流体连通的入口；预处理子系统，所述预处理子系统被定位在压载反应器的上游，所述预处理子系统具有与高固体废水源流体连通的入口和与压载反应器的入口流体连通的流出物出口；压载物进料子系统，所述压载物进料子系统被配置成将压载物递送至压载反应器；以及压载物回收子系统，所述压载物回收子系统被配置成将压载絮凝物(ballasted floc)递送至压载反应器和预处理子系统中的至少一个。固体-液体分离子系统可以被配置成将处理过的废水分离成贫固体流出物(solids-leaneffluent)和富固体压载絮凝物(solids-rich ballasted floc)。预处理子系统可以被配置成接收凝结剂和絮凝剂中的至少一种，以产生定量给料的废水(dosed wastewater)。预处理子系统可以被配置成将定量给料的废水增稠并且产生污泥和流出物。压载物回收子系统可以被配置成接收来自固体-液体分离子系统的出口的压载絮凝物并且将压载絮凝物递送至压载反应器和预处理子系统中的至少一个。
根据一些实施方案，预处理子系统可以包括反应罐和增稠器(thickener)，所述反应罐具有与高固体废水源流体连通的入口，所述增稠器被定位在反应罐的下游并且具有与压载反应器的入口流体连通的出口。
废水处理系统还可以包括被定位在预处理子系统的下游的压滤机(filterpress)。压滤机可以被配置成接收污泥并且产生压出液(pressate)和滤饼(filter cake)。预处理子系统还可以包括与压滤机的压出液出口(pressate outlet)流体连通的入口。
根据某些实施方案，高固体废水源可以被配置并布置成将包含至少500mg/L的总悬浮固体(TSS)的废水递送至预处理子系统。高固体废水源可以被配置并布置成将包含至少2000mg/L的TSS的废水递送至预处理子系统。高固体废水源可以被配置并布置成递送包含无机固体的废水。
根据另一个方面，提供了一种高固体废水处理系统，所述高固体废水处理系统包括：压载反应器，所述压载反应器具有第一入口和第二入口以及出口；固体-液体分离子系统，所述固体-液体分离子系统具有流体地可连接至压载反应器的出口的入口、贫固体流出物出口以及富固体压载絮凝物出口；预处理子系统，所述预处理子系统具有流体地可连接至高固体废水源的第一入口、流体地可连接至凝结剂和絮凝剂中的至少一种的来源的第二入口、流体地可连接至压载反应器的第一入口的流出物出口、以及污泥出口；压载物进料子系统，所述压载物进料子系统具有流体地可连接至压载反应器的第二入口的出口；以及压载物回收子系统，所述压载物回收子系统具有流体地可连接至固体-液体分离子系统的富固体压载絮凝物出口的入口以及流体地可连接至压载反应器和预处理子系统中的至少一个的出口。
根据某些实施方案，预处理子系统可以包括反应罐和增稠器。反应罐可以流体地可连接至废水源以及凝结剂和絮凝剂中的至少一种的来源。增稠器可以流体地可连接至反应罐和压载反应器。
在一些实施方案中，该系统还可以包括压滤机。压滤机可以具有流体地可连接至预处理子系统的污泥出口的入口、压出液出口以及滤饼出口。压出液出口可以流体地可连接至预处理子系统。
根据又一个方面，提供了一种处理高固体废水的方法。该方法可以包括使来自高固体废水源的废水进料与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触以产生定量给料的废水，将定量给料的废水增稠以产生污泥和流出物，用压载物处理流出物以产生处理过的废水，将处理过的废水沉降以产生贫固体流出物和富固体压载絮凝物，以及将压载絮凝物输送至废水进料、定量给料的废水、流出物以及处理过的废水中的至少一种。
该方法还可以包括将污泥过滤，以产生压出液和滤饼。该方法还可以包括将压出液输送至废水进料。
根据某些实施方案，该方法可以包括将压载絮凝物输送至废水进料、定量给料的废水以及流出物。
该方法可以包括通过使废水进料与凝结剂接触以产生定量给料的废水来预处理废水进料。该方法还可以包括使定量给料的废水与絮凝剂接触。
在一些实施方案中，处理高固体废水可以包括处理具有至少500mg/L的TSS的废水。处理高固体废水可以包括处理具有至少2000mg/L的TSS的废水。
处理高固体废水可以包括处理包含无机固体的废水。在一些实施方案中，处理高固体废水可以包括接触来自工业源的废水进料，所述工业源选自由以下组成的组：发电厂、采矿操作、食品和饮料生产操作、石油或天然气生产厂、石油或天然气生产精炼厂以及普通工业工厂。
根据某些实施方案，使废水进料与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触可以在被定位在预处理单元中的反应罐中进行。将定量给料的废水增稠可以在预处理单元中进行。将定量给料的废水增稠可以在被定位在预处理单元中的增稠器中进行。定量给料的废水可以从反应罐被输送至增稠器。
在一些实施方案中，用压载物处理流出物可以在压载反应器中进行。将处理过的废水沉降可以在固体-液体分离器中进行。处理后的废水可以从压载反应器被输送至固体-液体分离器。
在一些实施方案中，输送压载絮凝物可以包括将压载絮凝物输送至反应罐、增稠器以及压载反应器中的至少一个。
本公开内容预期前述方面和/或实施方案中的任一种或更多种的所有组合，以及与在详细描述和任何实施例中阐述的实施方案中的任何一种或更多种的组合。
附图简述
附图不意图是按比例绘制。在附图中，在各个图中图示的每个相同的或近似相同的部件由相同的数字表示。为了清楚的目的，并非每个部件在每个图中都被标记。在附图中：
图1是根据一种实施方案的用于处理高固体废水的系统的框图；
图2是根据一种实施方案的用于处理高固体废水的系统的一部分的框图；
图3是根据一种实施方案的用于处理高固体废水的系统的一部分的框图；以及
图4是根据一种实施方案的用于处理高固体废水的系统周围的质量平衡的示意图。
详述
压载絮凝沉降工艺(ballasted flocculation settling process)，诸如
Figure BDA0002386201510000041
水处理系统(Evoqua Water Technologies,LLC,Pittsburgh,PA)和
Figure BDA0002386201510000042
水处理系统(Evoqua Water Technologies,LLC,Pittsburgh,PA)，通常被用于处理相对低的固体废水，例如，包含小于500mg/L的总悬浮固体(TSS)的废水。通常，具有大于500mg/L的废水可以在用压载絮凝系统处理以产生产物水(product water)之前，用澄清器(clarifier)预处理以除去过量的悬浮固体。然而，这样的系统可以超负载有(overload with)超过2,000mg/L TSS的废水，这导致不满足排放要求的产物水。
根据某些实施方案，本文公开的系统和方法包括在用压载絮凝处理之前，将高固体废水增稠以除去污泥。因此，高固体废水，例如，超过2,000mg/L TSS的废水，可以通过压载絮凝来处理。此外，常规的压载絮凝系统可以包括在压载絮凝单元的下游的增稠器，以从富固体流中除去过量的固体并且使压载物循环。根据某些实施方案，本文公开的系统可以包括被定位在压载絮凝单元上游的增稠器，以在压载处理之前，除去过量的固体。在一些实施方案中，富固体流可以被输送至上游增稠器，这显著地减少了系统的占地面积(footprint)。在一些实施方案中，废水处理系统可以用比常规高固体处理系统少高达15％的添加剂例如凝结剂来操作。
因此，根据某些方面，本文公开的实施方案可以被用于处理具有大于500mg/L的TSS水平的高固体废水。高固体废水可以包括工业废水。例如，处理废水的方法可以包括处理来自以下中的一种或更多种的包含废物的高固体废水：发电厂、采矿操作、食品和饮料生产、石油和天然气生产厂和/或精炼厂、普通工业工厂、废水的再利用或排放。这样的废水源可以产生具有大于500mg/L TSS，例如大于2,000mg/L TSS的废水，所述废水常规地将具有太多固体以至于不能用压载絮凝处理系统有效地处理。在一些实施方案中，本文公开的系统和方法可以被操作成处理包含无机固体的废水。
在一些实施方案中，用于处理废水的系统和方法可以涉及在需氧生物处理单元和/或厌氧生物处理单元中生物处理废水。生物处理单元可以被选择成减少废水的总有机物含量(total organic content)和/或生物化学需氧量(biochemical oxygen demand)。处理方法可以包括使用凝结剂在凝结单元中化学处理废水。处理方法可以包括使用絮凝剂例如聚合物在絮凝单元中物理处理废水。这些方法可以根据需要被用于从废水中除去有机污染物和/或无机污染物。
如本文中所使用的，“凝结”指的是其中不可沉降的颗粒不稳定并且吸引以形成团块的化学过程。凝结是通过中和颗粒并且减小颗粒之间的排斥力来实现的化学过程。凝结剂通常改变悬浮液的化学(chemistry)以诱导沉降。凝结剂的实例通常包括铝和铁的无机盐，例如氯化铁和硫酸铁。这些盐通常中和颗粒上的电荷并且水解，以形成颗粒的不溶性沉淀物。凝结剂的其他实例包括有机凝结剂，诸如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)。可以使用其他凝结剂。
如本文中所使用的，“絮凝”指的是其中颗粒团块被物理地结合以形成较大的颗粒块并且然后形成沉淀物的物理过程。絮凝是结块的物理过程。絮凝可以通过物理搅动来实现，例如通过混合来实现。任选地，可以添加絮凝剂以有助于絮凝过程。絮凝剂通常为沉降的颗粒提供基础，以物理地附着并且生长成絮凝物或薄片(flake)。示例性的絮凝剂包括例如聚合物，例如高分子量聚合物、中分子量聚合物、低分子量聚合物以及阳离子聚合物或阴离子聚合物。
在某些处理工艺中，絮凝剂可以与凝结剂组合使用，以产生较大的颗粒，用于较迅速的沉降。例如，可以添加凝结剂以使不可沉降的颗粒结块在一起，并且可以添加絮凝剂以聚集通过凝结所形成的小团块并且形成较大的团块。然而，絮凝剂和凝结剂不需要一起使用。凝结剂和絮凝剂可以在不同的条件下操作。因此，当选择是否向水定量给料凝结剂、絮凝剂或两者时，可以考虑待被处理的悬浮液的条件，例如，pH、温度和组成。在一些实施方案中，在处理的一个阶段期间，水可以被定量给料有凝结剂，并且在处理的另一个阶段期间，水可以被定量给料有絮凝剂。
各种废水处理的方法还可以包括从处理过的废水中除去通过絮凝过程形成的絮凝的固体。方法还可以包括从处理过的废水中除去通过凝结过程形成的凝结的固体。这些形式的生物处理、物理处理和/或化学处理通常导致污泥的形成。如本文中所使用的，“污泥”指的是在废水的处理期间作为副产物产生的残余的含固体的材料。污泥可以包含死细菌和生物处理的副产物。在一些方法中，污泥在经历生物处理、物理处理和/或化学处理之后，通过在沉降单元或澄清器中沉降从废水被除去。污泥可以在经历生物处理、物理处理和/或化学处理之后，通过在增稠单元中增稠从废水被除去。
因此，压载絮凝沉降工艺可以被有效地用于高固体流。该工艺可以在压载絮凝处理上游的单个工艺步骤中提供总固体减少(gross solids reduction)和增稠。因此，系统的总占地面积可以显著地减小。通常，增稠器将被用于处理来自压载絮凝沉降工艺的废固体流。然而，在本文公开的系统中，增稠器可以被定位在上游并且被用于预沉降(pre-settling)和增稠。
本文公开的方面和实施方案涉及用于处理废水的系统和方法。根据某些方面，提供了一种用于处理废水的系统。在一些实施方案中，该系统和方法能够处理包含高浓度的悬浮固体的废水。例如，待被处理的废水可以具有约500mg/L TSS和约5,000mg/L TSS之间，并且在一些实施方式中，具有高达约20g/L TSS-30g/L TSS。根据某些实施方案，待被处理的废水可以具有大于500mg/L TSS、大于1,000mg/L TSS、大于2,000mg/L TSS、大于2,500mg/L TSS、大于3,000mg/L TSS、大于3,500mg/L TSS、大于4,000mg/L TSS、大于4,500mg/L TSS、高达约5,000mg/L TSS或高达约30g/L TSS。
本文公开的处理高固体废水的方法可以包括使来自高固体废水源的废水进料与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触以产生定量给料的废水，将定量给料的废水增稠以产生污泥和流出物，用压载物处理流出物以产生处理过的废水，将处理过的废水沉降以产生贫固体流出物和富固体压载絮凝物，以及将压载絮凝物输送至废水进料、定量给料的废水、流出物以及处理过的废水中的至少一种。
本文公开的高固体废水处理系统可以包括压载反应器，所述压载反应器具有入口和出口；固体-液体分离子系统，所述固体-液体分离子系统具有与压载反应器的出口流体连通的入口；预处理子系统，所述预处理子系统被定位在压载反应器的上游，具有与高固体废水源流体连通的入口和与压载反应器的入口流体连通的流出物出口；压载物进料子系统，所述压载物进料子系统被配置成将压载物递送至压载反应器；以及压载物回收子系统，所述压载物回收子系统被配置成将压载絮凝物递送至压载反应器和预处理子系统中的至少一个。
高固体废水可以与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触，以产生定量给料的废水。因此，在一种实施方案中，如图1中所示出的，高固体废水最初被引导至预处理子系统。预处理子系统可以被操作以处理用于从高固体废水中除去总水平的固体和污染物。例如，预处理子系统可以被配置成接收凝结剂和絮凝剂中的至少一种，以产生定量给料的废水。在一些实施方案中，预处理子系统可以被配置成将废水进料与凝结剂组合，以使污染物不稳定并且将污染物化学地组合。凝结剂定量给料的废水(coagulant-dosed wastewater)可以与其他循环流组合，这在下文中更详细地描述。任选地，凝结剂定量给料的废水然后可以与絮凝剂组合，以将凝结的污染物物理地组合。
在一些实施方案中，预处理子系统可以被配置成接收吸附剂。吸附可以被描述为使物质在液相和固相之间的界面处积聚的物理和化学过程。根据一些实施方案，吸附剂可以是粉末状活性炭(PAC)。PAC通常是高度多孔的材料并且提供大的表面积，污染物可以吸附至该大的表面积。PAC可以具有小于0.1mm的直径和在20lbs/ft3和约50lbs/ft3之间的范围内的表观密度。PAC可以具有如通过AWWA(美国水工程协会(American Water WorksAssociation))标准规定的500的最小碘值(minimum iodine number)。虽然本文参考PAC来描述，但是吸附剂可以是用于处理特定废水的任何合适的吸附剂。
作为从废水中除去总固体的一部分，定量给料的废水可以被增稠，以产生污泥和流出物。在一些实施方案中，预处理子系统可以被配置成将定量给料的废水增稠。增稠可以在堰罐(weir tank)或污泥增稠器中进行。在一些实施方案中，增稠可以通过重力增稠、溶解气浮(dissolved air-flotation)、旋转鼓增稠和离心中的任何一种或更多种来进行。增稠通常可以处理具有大于2,000mg/L的TSS的废水，如上文所描述的，并且产生具有小于2,000mg/L的TSS，例如小于500mg/L的TSS、小于400mg/L TSS、小于300mg/L TSS、小于200mg/LTSS、小于100mg/L TSS或小于50mg/L TSS的流出物。在一些实施方案中，预处理子系统可以被操作以产生具有在150mg/L TSS和500mg/L TSS之间的流出物以及在20,000mg/L TSS和50,000mg/L TSS之间的污泥。流出物或溢流(overflow)可以被引导至压载絮凝系统，用于进一步处理。例如，预处理子系统可以被流体地连接在压载反应器的上游。
根据一些实施方案，预处理子系统可以包括反应罐和增稠器，所述反应罐具有与高固体废水源流体连通的入口，所述增稠器被定位在反应罐的下游并且具有与压载反应器的入口流体连通的出口。反应罐可以根据被处理废水的需要被操作以具有水力停留时间(hydraulic residence time)(HRT)。在一些实施方案中，HRT可以在1分钟和5小时之间，例如在10分钟和2小时之间，例如在20分钟和1小时之间。反应罐可以被操作以具有约5分钟、约10分钟、约20分钟、约30分钟、约40分钟、约50分钟或约1小时的HRT。
反应罐和增稠器可以被容纳在具有多个隔板(partition)的容器中。在其他实施方案中，反应罐和增稠器可以被容纳在多于一个的容器中。凝结剂、絮凝剂、其他添加剂或它们的组合可以被添加至反应罐中的废水中，以处理用于除去总水平的固体和污染物。根据一些实施方案，增稠器可以被配置成将定量给料的废水增稠并且产生流出物和污泥。除去的总固体可以在增稠器中被增稠，并且被引导至下游脱水处理。因此，增稠器可以被定位在压载反应器的上游，并且具有用于将流出物提供至压载反应器的入口的出口。
下游脱水处理可以包括压滤机或其他脱水系统。因此，在一些实施方案中，该方法还可以包括将污泥脱水或过滤，以产生压出液和滤饼。脱水系统或压滤机可以被定位在预处理子系统的下游，并且被配置成接收和处理来自预处理子系统的污泥。因此，在一些实施方案中，压滤机或其他脱水系统可以被定位在增稠器的下游，并且被配置成接收来自增稠器的污泥。
该方法还可以包括将压出液输送至废水进料，用于再循环。压出液可以被再循环至预处理子系统，以与废水进料组合。在一些实施方案中，预处理子系统，例如反应罐，可以具有与压滤机的压出液出口流体连通的入口，例如经由被定位成流体地连接压滤机和预处理子系统的再循环管线与压滤机的压出液出口流体连通。滤饼可以被储存、再循环或丢弃。
废水处理的方法可以包括用压载物处理流出物，以产生处理过的废水。因此，废水处理系统可以包括压载反应器，所述压载反应器具有与预处理子系统的流出物出口流体连通的入口。压载反应器还可以具有与下游处理系统流体连通的出口。压载反应器可以被配置成处理来自预处理子系统的增稠器流出物，并且从出口输出处理过的废水。通常，在压载反应器中，无机污染物可以被聚集以形成“絮凝物”，所述絮凝物指的是悬浮颗粒或悬浮固体的聚集，并且可以包括生物絮凝物、物理絮凝物和/或化学絮凝物。聚集物或絮凝物可以用增重剂(weighting agent)或压载物浸渍，以形成“压载絮凝物”。用压载物浸渍絮凝物将通常导致絮凝物比絮凝物将以其他方式沉降更迅速地沉降，这有助于分离。
一种或更多种添加剂还可以被引入至压载反应器中以有助于增加絮凝物的比重。这样的添加剂的非限制性实例包括凝结剂，例如硫酸铁；絮凝剂，例如阴离子聚合物；以及吸附剂，例如粉末状活性炭。压载物、和任选地一种或更多种添加剂的添加通常改善溶解的、胶体的、颗粒状的和微生物的固体的去除。压载固体的沉淀和提高的可沉降性可以提供更有效的下游固体-液体分离系统。
在一些实施方案中，压载反应器可以包括生物反应器。生物处理单元或容器通常包括分解废水的组分例如有机组分的细菌。生物处理单元或容器中的生物处理过程可以减少废水的总有机物含量和/或生物有机物含量。生物处理工艺可以导致生物絮凝物的形成。
生物处理通常利用曝气罐(aeration tank)，所述曝气罐包含消化流出物中的污染物以形成生物絮凝物的微生物。氧气通常被进料到曝气罐中以促进这些生物絮凝物的生长。通过将复杂的有机分子分解成简单的废物产物(该简单的废物产物进而可以被其他微生物分解)，生物污泥的微生物消耗并且消化悬浮固体和胶体有机固体。曝气罐中的微生物如可利用的空气和可消耗固体的量所允许的生长和繁殖。流出物，或在一些情况下原始污水(raw sewage)，和生物絮凝物的组合通常被称为“混合液(mixed liquor)”。
处理废水的方法可以包括从处理过的流出物中分离压载絮凝物。在一些实施方案中，该方法可以包括将处理过的水沉降，以产生贫固体流出物和富固体压载絮凝物。处理过的废水可以在固体-液体分离器中被分离。例如，废水处理系统可以包括流体地连接在压载反应器下游的固体-液体分离子系统。固体-液体分离子系统可以被配置成接收处理过的废水并且将处理过的废水分离成贫固体流出物和富固体压载絮凝物。贫固体流出物可以被输送至使用点(point of use)或者被输送至后处理系统，用于与其预期的用途一致的进一步加工。根据某些实施方案，本文公开的系统和方法可以从高固体废水进料中产生具有小于30mg/L TSS、小于10mg/L TSS或小于5mg/L TSS的贫固体流出物。富固体压载絮凝物可以被输送至压载物回收子系统，用于在废水处理系统中再循环。在一些实施方案中，富固体压载絮凝物可以具有约5,000mg/L TSS和20,000mg/L TSS之间，例如约10,000mg/L TSS。
在一些实施方案中，固体-液体分离子系统可以包括澄清器或其他沉积罐(sedimentation tank)。固体-液体分离子系统的沉降容器或澄清器通常被用于继生物处理、物理处理和/或化学处理之后从废水中除去悬浮固体，所述悬浮固体包括生物絮凝物、物理絮凝物和/或化学絮凝物(在本文中被称为“絮凝物”)和/或污泥。絮凝物可以具有接近于水的密度(1.0g/cm3)的密度。
在生物处理实施方案中，来自曝气罐的混合液可以被引导至固体-液体分离子系统，诸如澄清器或沉积罐。在分离工艺期间，混合液中的生物絮凝物通常作为废活性污泥(waste activated sludge)(WAS)从混合液中分离出来，并且贫固体流出物或“清洁的”流出物可以被排放回到环境，或使用另外的下游处理工艺经历进一步的处理。澄清器中的WAS可以通过返回活性污泥子系统(return activated sludge subsystem)被循环回到曝气罐。剩余的过量的污泥通常从系统中被浪费，以控制混合液中的微生物的群体，混合液另外还被称为混合液悬浮固体(MLSS)。
在一些实施方案中，该方法可以包括将压载物递送至工艺流，例如递送至预处理流出物，以处理废水。因此，废水处理系统可以包括压载物进料子系统，所述压载物进料子系统被配置成将压载物递送至压载反应器。压载物进料子系统可以从一种或更多种来源中获得压载物。例如，从(下文讨论的)压载物回收子系统回收的压载物可以被递送至压载物进料子系统。此外，新鲜的或原始的压载物可以由压载物进料子系统递送和使用。
根据一些实施方案，该系统还可以包括与压载反应器的入口流体连通的压载物浸渍子系统(ballast impregnation subsystem)。压载物进料子系统可以被配置成将压载物进料至压载物浸渍子系统。根据一些实施方案，压载物浸渍子系统可以被配置成将压载物并入到废水混合物中，例如并入到预处理流出物中，以产生压载废水并且将压载废水提供至压载反应器的入口。根据一些实施方案，压载物进料子系统可以被配置成将压载物进料至预处理子系统，例如进料至增稠器。
根据一些实施方案，压载物可以包括磁性材料，例如金属氧化物；和/或陶瓷材料，例如砂。磁性材料可以是磁铁矿。压载物可以以小颗粒的形式或作为粉末被提供。粉末的粒度可以在例如直径从约5μm至约100μm的范围内，其中平均直径为约20μm。压载物的粒度例如可以小于约100μm。在一些实施方案中，压载物的粒度可以小于约40μm。在一些实施方案中，压载物的粒度可以小于约20μm。在一些实施方案中，压载物的粒度可以在约80μm至约100μm之间；在约60μm至约80μm之间；在约40μm至约60μm之间；在约20μm至约40μm之间；或在约1μm至约20μm之间。在不同的实施方案中可以使用不同尺寸的压载物，这取决于例如沉降过程中待被除去的絮凝物和/或其他悬浮固体的性质和量。例如，压载物和压载物的尺寸可以基于絮凝物的性质和量来选择。压载物的益处通常是增加使液体与固体分离的效率，这增加在固体-液体分离系统中进行的澄清的效率和/或在流体再循环至预处理子系统中的固体-液体分离的下游进行的增稠工艺的效率。
压载物可以以在约5,000mg/L和12,000mg/L之间的浓度被引入。例如，处理工艺可以以逐渐增加的低浓度的压载物开始。可选择地，处理工艺可以以逐渐减小的高浓度的压载物开始。在预先确定的操作时间之后，引入到系统中的新鲜的压载物可以减少，并且处理可以通过再循环的压载物来操作。通常，在操作期间，可以损失按重量计约0.2％的压载物。
根据一种实施方案，压载物(在本文中另外被称为“增重剂”)可以是磁性压载物。磁性压载物可以包括惰性材料。磁性压载物可以包括铁磁材料。磁性压载物可以包括含铁材料。在某些实施方案中，磁性压载物可以包括氧化铁材料。例如，磁性压载物可以包括磁铁矿(从例如Quality Magnetite、LLC、Kenova、WV可获得)。磁铁矿具有比在生物废水处理方法、物理废水处理方法和/或化学废水处理方法中形成的典型的絮凝物高得多的密度，为约5.1g/cm3。磁铁矿是完全氧化的铁矿石(Fe3O4)。磁铁矿是惰性的，不生锈，并且不与化学絮凝物或生物絮凝物反应或者不以其他方式干扰化学絮凝物或生物絮凝物。磁铁矿也不粘附至金属，这意味着当磁铁矿被吸引至磁体时，其不附着至金属表面，例如钢管。磁性压载物可以具有允许其与生物絮凝物和化学絮凝物结合以提供增强的沉降或澄清并且允许其被吸引至磁体使得其可以与生物絮凝物分离的粒度。
通常，不同于砂，磁铁矿压载物可以允许磁铁矿颗粒浸渍现有的絮凝物。根据一些实施方案，设置在压载物回收子系统中的磁鼓可以被用于以有效的方式从磁性压载物中分离聚集物。
虽然在本公开内容的一些方面中磁铁矿可以被用作压载物材料，但是这些方面不限于使用磁铁矿作为压载物。如下文所讨论的其他材料，包括砂，可以另外地或可选择地被用作压载物材料。可以另外地或可选择地被用作压载物材料的另外的材料包括可以被吸引至磁场的任何材料，例如，包含镍、铬、铁和/或各种形式的铁氧化物的颗粒或粉末。
根据其他实施方案，压载物可以是砂。砂压载系统可以实施较大的压载物尺寸以有效地回收压载物。例如，砂颗粒的大小可以在从50μm至约2000μm的范围内。砂压载物是非磁性的。砂压载系统和方法可以实施清洁剂的使用以从砂颗粒压载物中分离聚集的固体。清洁剂的使用可以与其中固体颗粒物附着至砂材料的砂压载物的大的表面积有关。因此，单独的机械能(即来自涡旋流模式的剪切力)通常可能不足以用于从砂颗粒的表面除去聚集的固体，并且可能需要化学方法来与砂颗粒的表面上存在的化学键反应并且溶解该化学键，所述化学键将砂结合至聚集的固体。在一些实施方案中，聚集的固体可以在水力旋流器中从砂颗粒的表面被除去。
根据一些实施方案，该方法还可以包括将压载絮凝物传送至压载物回收子系统，以产生回收的压载物。回收的压载絮凝物可以被再循环并且被输送至废水进料、定量给料的废水、流出物以及处理过的废水中的至少一种。废水处理系统还可以包括压载物回收子系统，所述压载物回收子系统被配置成接收来自固体-液体分离子系统的出口的压载絮凝物，并且使压载物在水处理的各种操作中再循环。压载物回收子系统可以被配置成接收来自固体-液体分子系统的出口的压载絮凝物并且将压载絮凝物递送送至水处理系统的一个或更多个单元或子系统。
例如，预处理子系统可以具有与固体-液体分离子系统的压载絮凝物出口流体连通的入口。预处理子系统压载物回收入口可以被定位成或以其他方式与反应罐或增稠器流体连通。在一些实施方案中，固体-液体分离子系统的压载絮凝物出口被配置成将回收的压载物输送至反应罐和增稠器两者。
此外，压载反应器可以具有与固体-液体分离子系统的压载絮凝物出口流体连通的入口。压载物回收子系统可以被配置成提供回收的压载物作为被递送至压载反应器的压载物的来源。因此，再循环的压载物可以被递送至压载反应器，并且压载物进料子系统可以与压载物回收子系统流体连通，使得压载物进料子系统被配置成用压载反应器中的再循环的压载物浸渍预处理流出物。定量给料的废水、预处理流出物以及处理过的废水中的一种或更多种可以用回收的压载物浸渍。
在一些实施方案中，回收的压载絮凝物可以被再循环并且被输送至废水进料、定量给料的废水、流出物以及处理过的废水中的每个。因此，在一些实施方案中，压载物回收子系统可以流体地可连接至或流体地连接至预处理子系统(例如，反应罐和/或增稠器)和压载反应器中的每个。
根据一些实施方案，该方法还可以包括在使压载絮凝物再循环之前，将压载絮凝物增稠。压载物回收子系统还可以被配置成将未压载的固体与压载絮凝物中的压载物分离。例如，压载物回收子系统可以包括增稠器、澄清器或其他分离器，其被配置成在将压载物絮凝物传送至预处理子系统或压载反应器之前，将压载絮凝物与未压载的固体和/或残余废水分离。
在一些实施方案中，例如，在其中压载物是磁性材料的实施方案中，压载物回收子系统可以包括磁鼓分离器。磁鼓分离器可以包括其中设置有磁体的鼓。通常，在操作期间，鼓旋转以分离磁性压载物。压载物和污泥的絮凝物的混合物可以通过导管或进料坡道被引入到旋转鼓的表面。压载物，当包含磁性材料例如磁铁矿时，由于磁体的存在，比污泥的非磁性絮凝物更强地附着于鼓。污泥的絮凝物可以在压载物之前从鼓掉落，在一些实例中通过由旋转的鼓产生的向心力辅助而从鼓掉落。分流叶片(division vane)可以将回收的压载物和污泥的非磁性絮凝物分离成单独的输出流。
在磁性分离器的另一种实施方案中，压载物和污泥的絮凝物的混合物可以通过导管或进料坡道被引入到邻近旋转的鼓的一侧的位置并且被引入到旋转的鼓的一侧。压载物，当包含磁性材料例如磁铁矿时，由于磁体的存在，通常附着于旋转的鼓，并且可以通过例如刮刀或分流叶片在与导管或进料坡道相对的一侧从旋转的鼓上去除。污泥的非磁性絮凝物通常不附着于旋转的鼓并且而是从导管或进料坡道的端部掉落。结果是产生回收的压载物和其他固体的单独的流。可以采用其他分离器或分离方法以从压载絮凝物中回收压载物。
本文公开的系统和方法还可以包括测量或监测pH、添加剂进料速率(例如，进入系统中的凝结剂、絮凝剂或吸附剂的进料速率)、工艺流流量、废水或其他工艺流中的悬浮固体和/或其他污染物的浓度以及污泥再循环速率中的一种或更多种。该系统可以包括一个或更多个传感器以测量这样的参数。该处理方法还可以包括响应于其中进行的一种或更多种测量来调节溶液的pH、进料速率和流量中的一种或更多种。例如，该系统还可以包括一个或更多个控制模块，所述一个或更多个控制模块可操作性地连接至一个或更多个传感器以控制该系统的操作。
如本文中所描述的，可以进行高固体废水处理工艺以产生多于一种的流。在一些实施方案中，处理工艺可以产生三种流，包括处理过的水流、压载物流和废固体流。三种流可以单独地产生。在一些实施方案中，压载物流可以在废水的压载浸渍中被再利用。废固体流可以被送至增稠器或堰罐。已经积聚在增稠器中的固体可以被送至压滤机用于脱水。在一些实施方案中，这些固体被直接送至压滤机。
如图1中所示出的，提供了一种高固体废水处理系统1000，所述高固体废水处理系统1000包括：压载反应器1100，所述压载反应器1100具有第一入口和第二入口(分别地为1120和1140)以及出口1160；固体-液体分离子系统1200，所述固体-液体分离子系统1200具有流体地可连接至压载反应器1100的出口1160的入口1220、贫固体流出物出口1240以及富固体压载絮凝物出口1260；预处理子系统1300，所述预处理子系统1300具有流体地可连接至高固体废水源1020的第一入口1320、流体地可连接至凝结剂和絮凝剂中的至少一种的来源1040的第二入口1322、流体地可连接至压载反应器1100的第一入口1120的流出物出口1340、以及污泥出口1342；压载物进料子系统1500，所述压载物进料子系统1500具有流体地可连接至压载反应器1100的第二入口1140的出口1520；以及压载物回收子系统1600，所述压载物回收子系统1600具有流体地可连接至固体-液体分离子系统1200的富固体压载絮凝物出口1260的入口1620以及流体地可连接至压载反应器1100和预处理子系统1300中的至少一个的出口1640。
根据某些实施方案，压载物进料子系统1500可以包括压载物浸渍系统1540。压载物回收子系统1600可以通过压载物进料子系统1500(经由第二入口1140)或通过第三入口(未图示出)流体地可连接至压载反应器1100。压载物回收子系统1600可以通过第三入口1324流体地可连接至预处理子系统1300。
如图2中所示出的，预处理子系统1300可以包括反应罐1360和增稠器1380。反应罐1360可以流体地可连接至废水源1020以及凝结剂和絮凝剂中的至少一种的来源1040，例如分别地通过第一入口1362和第二入口1364。反应罐1360还可以通过第三入口1366流体地可连接至压载物回收子系统1600。反应罐1360和增稠器1380可以通过反应罐1360的定量给料的废水出口1368和增稠器1380的定量给料的废水入口1382彼此流体地可连接。增稠器1380可以包括流出物出口1384和污泥出口1386。例如，增稠器1380可以通过流出物出口1384流体地可连接至压载反应器1100。
在一些实施方案中，例如，如图3中所示出的，系统1000还可以包括脱水系统，例如压滤机1400。压滤机1400可以通过污泥出口1342流体地可连接至预处理子系统1300。在一些实施方案中(未示出)，压滤机1400可以通过污泥出口1386经由增稠器1380流体地可连接至预处理子系统1300。压滤机1400可以具有入口1420(可连接至预处理子系统1300，如所描述的)、压出液出口1440和滤饼出口1460。在一些实施方案中，压滤机1400可以通过压出液出口1440和第四入口1326流体地可连接至预处理子系统1300。在一些实施方案中(未示出)，压滤机1400可以通过第四出口经由反应罐1360流体地可连接至预处理子系统1300。
本文描述的任何系统还可以根据需要包括另外的容器、单元、罐、流体管线或管道以处理期望的废水。此外，本文描述的任何系统可以通过传感器、控制模块、阀和/或泵自动化或半自动化。
废水处理系统可以包括一种或更多种在附图中未明确地示出的另外的装置。例如，根据一些实施方案，系统可以包括另外的混合器、容纳罐(holding tank)、用于生物处理系统的消化器等。在处理子系统内的混合，包括例如在浸渍子系统内的混合，以及在预处理子系统内的混合，包括例如在反应罐内的混合，可以使用一种或更多种方法来进行和实现，包括机械混合器、扩散空气和喷射混合器/充气器(aerator)。在生物处理单元中的缺氧处理和厌氧处理可以用消化器来进行，或者用浸没式机械混合器或漂浮式机械混合器混合。在消化器中的需氧处理还可以与粗擦气泡(coarse bubble)、喷射曝气(jet aeration)或细气泡(fine bubble)和机械混合的组合相组合。
本公开内容的一个或更多个另外的方面涉及一种在废水处理系统中促进废水的处理的方法。促进的方法可以包括在预处理单元中接收来自废水源的废水，使废水与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触以产生定量给料的废水，将定量给料的废水增稠以产生污泥和流出物，将流出物输送至压载处理单元，在压载处理单元中用压载物处理流出物以产生处理过的废水，以及将处理过的废水沉降以产生清洁的流出物和压载絮凝物。在一些实施方案中，该方法可以包括提供压载物进料系统，所述压载物进料系统被配置成将压载物递送至例如压载处理单元中的一种流出物。该方法可以包括用递送的压载物压载所述流出物以产生压载的絮凝物。
本公开内容的一个或更多个另外的方面涉及一种改造废水处理系统以处理高固体废水的方法。该方法可以包括改造废水处理系统以处理包含无机固体的废水，如本文中所公开的。该方法可以包括：将高固体废水源流体地连接至预处理单元，所述预处理单元被配置成从高固体废水中除去总固体；以及将预处理单元流体地连接至压载处理系统。该方法可以包括提供压载物进料系统以将压载物递送至压载处理系统。该方法可以包括将压载处理系统流体地连接至固体-液体分离系统。该方法还可以包括将固体-液体分离系统流体地连接至预处理系统，以将压载的絮凝物再循环。在一些实施方案中，该方法可以包括将压载处理系统流体地连接至使用点。使用点可以是直接使用点、储存容器或运输容器。
本文使用的措辞和术语是为了描述的目的并且应当不被认为是限制性的。如本文中所使用的，术语“多个(plurality)”指的是两个或更多个项目或部件。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“携带(carrying)”、“具有(having)”、“包含(containing)”和“涉及(involving)”无论在书面描述还是权利要求及类似物中，是开放式术语，即意指“包括但不限于”。因此，这样的术语的使用意指涵盖在其后列出的项目和其等效物，以及另外的项目。关于权利要求，仅过渡措辞“由......组成”和“基本上由......组成”分别是封闭的过渡措辞或半封闭的过渡措辞。在权利要求中使用序数术语诸如“第一”、“第二”、“第三”及类似物来修饰权利要求要素本身并不暗示一个权利要求要素相对于另一个权利要求要素的任何优先、在先或顺序或其中方法的动作被执行的时间顺序，而是仅仅被用作标记以区分具有某个名称的一个权利要求要素与具有相同名称的另一个要素(但用于使用序数术语)以区分权利要求要素。
因此已经描述了至少一种实施方案的若干方面，应理解，本领域技术人员将容易地想到多种改变、修改和改进。在任何实施方案中描述的任何特征可以被包括在任何其他实施方案的任何特征内或者替代任何其他实施方案的任何特征。这样的改变、修改和改进意图是本公开内容的一部分，并且意图在本发明的范围内。因此，前述描述和附图仅仅通过实例的方式。
实施例
实施例1：高固体废水处理系统质量平衡
用于处理废水的系统可以根据图4中示出的示例性质量平衡来操作。质量平衡使用传统的化学工程方法来计算。如图4中所示出的，本文公开的水处理系统可以被操作以处理高固体含量废水。
将具有5,000mg/L TSS的废水与凝结剂组合。在该实施例中，废水是以500加仑每分钟(GPM)的褐煤输送设施贮槽流，其与约5mg/L Fe(38mg/L 38％FeCl3，228lbs/天，以0.76加仑每小时(GPH))的浓度的氯化铁组合。
将废水和凝结剂与其他再循环流一起被引导至反应罐。反应罐具有30分钟的水力停留时间(HRT)。以548GPM的速率流动的具有4,678mg/L TSS的定量给料的废水离开反应罐，并且被引导至增稠器。在进入增稠器之前，将定量给料的废水与2mg/L(13.2lbs/天，以0.055GPH)的浓度的聚合物絮凝剂和处于0.22GPM的速率的稀释水组合。增稠器是包括内部倾斜度(internal rake)以清除固体的沉降罐。定量给料的废水与2mg/L(28lbs/天)的浓度的另外的聚合物絮凝剂和处于0.5GPM的速率的稀释水组合。反应罐和增稠器一起构成预处理子系统。
增稠器操作以产生污泥和流出物。污泥包含50,000mg/L TSS(5％)的浓度的总固体，并且以50GPM的速率向下游流动。预处理流出物包含100mg/L TSS，并且以573GPM的速率向下游流动。流出物被引导至压载反应器(在该实施例中，
Figure BDA0002386201510000191
反应罐，由EvoquaWater Technologies,LLC,Pittsburgh,PA分配)。在进入压载反应器之前，将流出物与凝结剂组合。在该实施例中，凝结剂是约5mg/L Fe(38mg/L 38％FeCl3，262lbs/天，以0.87GPH)的氯化铁，以产生具有110mg/L TSS(假定添加的Fe形成Fe(OH)3)并且以573GPM的速率流动的悬浮液。流出物在压载反应器中用另外的压载物(此处是磁铁矿)处理。在该实施例中，压载物从压载物回收子系统中获得。然而，新鲜的压载物可以从压载物进料子系统和/或压载物浸渍子系统被引入到压载反应器中。
处理过的废水离开压载反应器，并且被引导至固体-液体分离子系统(此处为沉降器罐(settler tank))。沉降器操作从而以492GPM的流量产生具有小于10mg/L的TSS的贫固体流出物。贫固体流出物可以被认为是产物水。因此，贫固体流出物可以被递送至使用点、储存点、运输点或其他地点。富固体压载絮凝物离开沉降器罐，并且被递送至压载物回收子系统，以在系统内再循环。
压载物回收子系统可以被流体地连接至预处理子系统和压载反应器。此处，压载物回收子系统被配置成将具有10,000mg/L TSS的絮凝物(污泥)以6GPM的流量递送至反应罐，并且将具有10,000mg/L TSS(1％)的絮凝物(污泥)以75GPM的流量(15％再循环)递送至增稠器。压载物回收子系统包括磁鼓，所述磁鼓被配置成将压载物与其他固体分离。磁鼓被定位成将分离的固体(污泥)递送至反应罐和/或增稠器，并且将分离的压载物递送至压载物室，用于在压载反应器中再利用。
示例性的废水处理系统还包括脱水操作，所述脱水操作被定位在增稠器的下游。此处，脱水操作是压滤机。将具有50,000mg/L TSS(5％)的增稠器污泥以50GPM的流量递送至压滤机。压滤机将污泥脱水并且产生压出液和滤饼。将具有200mg/L TSS(30,042lbs/天，25％固体)的压出液以42.8GPM的流量再循环至反应罐，在反应罐中压出液与废水进料和凝结剂以及如上文描述的其他再循环流组合。
因此，本文公开的废水处理系统可以被有效地操作，以通过在用压载反应器处理之前除去增稠器中的总固体，从具有5,000mg/L TSS的废水流中产生具有小于10mg/L TSS的产物水。另外，通过将增稠器放置在压载反应器的上游并且使多种高固体流在系统内再循环，示例的废水处理系统具有比常规系统更小的占地面积。
实施例2：常规系统相对于包括压载固体去除的系统中使用的澄清器的比较
如本文所公开的压载澄清器是用于处理工业废水的有效工具。然而，具有高固体含量(>2,000mg/L固体)的废水可能对压载澄清工艺和其他类似技术造成处理困难。通过在压载澄清器之前用传统的增稠器提供大量固体去除，压载澄清器可以用非常强健的处理工艺提供高质量的产物水。
一些固体可以携带到(carryover into)增稠器流出物中，可能地100mg/L。该流可以通过如本文公开的压载澄清器被容易地处理用于悬浮固体、重金属、磷和其他悬浮颗粒物的去除。
由于压载的、絮凝的固体的较迅速沉降，如本文所公开的压载澄清器可以具有比常规澄清系统更小的占地面积。虽然公开的压载澄清器的实施方案可以使用比常规澄清系统更多的能量，但是化学品用量(chemical usage)通常比在常规澄清中低10％-15％，这提供增加的能量使用的补偿。如本文所公开的压载澄清器还可以提供较好质量的产物水-同时吸收水质和流量的合理变化。
在以下表1中，将可以在包括在压载澄清器的上游的增稠器的本文公开的系统和方法的实施方案中使用的示例性的压载澄清器(例如，图1中的固体/液体分离器1200)的特征和操作参数与可以在不包括在澄清器的上游的增稠器的常规废水处理系统中使用的澄清器的特征和操作参数比较。假定一般工业废水处理实例，产生表1中的特征和参数。高固体废水流动至增稠器，用于通过化学凝结和絮凝辅助的大量固体去除。在5,000mg/L的入口固体负载量(inlet solids loading)的情况下，增稠器污泥应当用适当设计的增稠器合理地达到5％固体(50,000mg/L)。下文表1中的比较数字是通过计算机模拟获得的预见性实例。
表1：澄清器比较-压载澄清相对于常规澄清
*基于1,800gpm入口澄清器流量-5,000mg/L固体
Figure BDA0002386201510000211
Figure BDA0002386201510000221
如上文表1中示出的，相对于在常规废水处理系统中使用的澄清器，在如本文公开的系统中使用的澄清器的占地面积可以在尺寸上从1,800ft2减小至1,350ft2，[(1,800-1,350)/1,800]＝25％的减小。与在常规废水处理系统中使用的澄清器相比，在如本文公开的系统中使用的澄清器的水力停留时间可以减小约5倍(138/28＝4.9)。与常规废水处理系统的澄清器相比，本文公开的系统的澄清器可以需要少10％-15％的化学品，例如絮凝剂或凝结剂，可以产生更高质量的流出物(3NTU相对于5NTU)，并且与在常规废水处理系统中包括的澄清器的情况下可以可能的相比，可以能够更迅速地响应于废水流量和固体负载量的变化。
本领域技术人员应当理解，本文描述的参数和配置是示例性的，并且实际的参数和/或配置将取决于其中使用所公开的方法和材料的具体应用。本领域技术人员还应当认识到或能够仅使用常规实验确定所公开的具体实施方案的等效物。

Claims (25)

1.一种高固体废水处理系统，包括：
压载反应器，所述压载反应器具有入口和出口；
固体-液体分离子系统，所述固体-液体分离子系统具有与所述压载反应器的所述出口流体连通的入口，并且被配置成将处理过的废水分离成贫固体流出物和富固体压载絮凝物；
预处理子系统，所述预处理子系统被定位在所述压载反应器的上游，具有与高固体废水源流体连通的入口并且被配置成接收凝结剂和絮凝剂中的至少一种以产生定量给料的废水，所述预处理子系统还被配置成将所述定量给料的废水增稠并且产生污泥和流出物，所述预处理子系统具有与所述压载反应器的所述入口流体连通的流出物出口；
压载物进料子系统，所述压载物进料子系统被配置成将压载物递送至所述压载反应器，所述压载物是磁铁矿；
压载物回收子系统，所述压载物回收子系统被配置成接收来自所述固体-液体分离子系统的所述出口的压载絮凝物并且将所述压载絮凝物递送至所述压载反应器和所述预处理子系统中的至少一个；以及
压滤机，所述压滤机被定位在所述预处理子系统的下游，所述压滤机被配置成接收所述污泥并且产生压出液和滤饼，其中所述预处理子系统还包括与所述压滤机的压出液出口流体连通的入口。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述预处理子系统包括反应罐和增稠器，所述反应罐具有与高固体废水源流体连通的入口，所述增稠器被定位在所述反应罐的下游并且具有与所述压载反应器的所述入口流体连通的出口。
3. 如权利要求1所述的系统，其中所述高固体废水源被配置并布置成将包含至少500mg/L的总悬浮固体(TSS)的废水递送至所述预处理子系统。
4. 如权利要求3所述的系统，其中所述高固体废水源被配置并布置成将包含至少2000mg/L的TSS的废水递送至所述预处理子系统。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述高固体废水源被配置并布置成递送包含无机固体的废水。
6.一种高固体废水处理系统，包括：
压载反应器，所述压载反应器具有第一入口和第二入口以及出口；
固体-液体分离子系统，所述固体-液体分离子系统具有流体地可连接至所述压载反应器的所述出口的入口、贫固体流出物出口以及富固体压载絮凝物出口；
预处理子系统，所述预处理子系统具有流体地可连接至高固体废水源的第一入口、流体地可连接至凝结剂和絮凝剂中的至少一种的来源的第二入口、流体地可连接至所述压载反应器的所述第一入口的流出物出口、以及污泥出口；
压载物进料子系统，所述压载物进料子系统具有流体地可连接至所述压载反应器的所述第二入口的出口，并被配置成将压载物递送至所述压载反应器，所述压载物是磁铁矿；
压载物回收子系统，所述压载物回收子系统具有入口和出口，所述入口流体地可连接至所述固体-液体分离子系统的所述富固体压载絮凝物出口，所述出口流体地可连接至所述压载反应器和所述预处理子系统中的至少一个；以及
压滤机，所述压滤机具有流体地可连接至所述预处理子系统的所述污泥出口的入口、压出液出口以及滤饼出口，其中所述压出液出口流体地可连接至所述预处理子系统。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述预处理子系统包括反应罐和增稠器，所述反应罐流体地可连接至所述废水源以及所述凝结剂和所述絮凝剂中的至少一种的来源，并且所述增稠器流体地可连接至所述反应罐和所述压载反应器。
8.一种处理高固体废水的方法，所述方法包括：
使来自高固体废水源的废水进料与凝结剂和絮凝剂中的至少一种接触，以产生定量给料的废水；
将所述定量给料的废水增稠，以产生污泥和流出物；
用压载物处理所述流出物，以产生处理过的废水，所述压载物是磁铁矿；
将所述处理过的废水沉降，以产生贫固体流出物和富固体压载絮凝物；以及
将所述压载絮凝物输送至所述废水进料、所述定量给料的废水、所述流出物以及所述处理过的废水中的至少一种，
所述方法还包括将所述污泥过滤，以产生压出液和滤饼；以及将所述压出液输送至所述废水进料。
9.如权利要求8所述的方法，包括将所述压载絮凝物输送至所述废水进料、所述定量给料的废水以及所述流出物。
10.如权利要求8所述的方法，包括通过使所述废水进料与所述凝结剂接触以产生所述定量给料的废水来预处理所述废水进料。
11.如权利要求10所述的方法，还包括使所述定量给料的废水与所述絮凝剂接触。
12. 如权利要求8所述的方法，其中处理所述高固体废水包括处理具有至少500 mg/L的总悬浮固体(TSS)的废水。
13. 如权利要求12所述的方法，其中处理所述高固体废水包括处理具有至少2000 mg/L的TSS的废水。
14.如权利要求8所述的方法，其中处理所述高固体废水包括处理包含无机固体的废水。
15.如权利要求14所述的方法，其中处理所述高固体废水包括接触来自工业源的废水进料，所述工业源选自由以下组成的组：发电厂、采矿操作、食品和饮料生产操作、石油或天然气生产厂、石油或天然气生产精炼厂以及普通工业工厂。
16.如权利要求8所述的方法，其中使所述废水进料与所述凝结剂和所述絮凝剂中的至少一种接触在预处理单元中进行。
17.如权利要求16所述的方法，其中使所述废水进料与所述凝结剂和所述絮凝剂中的至少一种接触在被定位在所述预处理单元中的反应罐中进行。
18.如权利要求17所述的方法，其中将所述定量给料的废水增稠在所述预处理单元中进行。
19.如权利要求18所述的方法，其中将所述定量给料的废水增稠在被定位在所述预处理单元中的增稠器中进行。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述定量给料的废水从所述反应罐被输送至所述增稠器。
21.如权利要求20所述的方法，其中用压载物处理所述流出物在压载反应器中进行。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述流出物从所述增稠器被输送至所述压载反应器。
23.如权利要求22所述的方法，其中将所述处理过的废水沉降在固体-液体分离器中进行。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述处理过的废水从所述压载反应器被输送至所述固体-液体分离器。
25.如权利要求24所述的方法，其中输送所述压载絮凝物包括将所述压载絮凝物输送至所述反应罐、所述增稠器和所述压载反应器中的至少一个。
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