用于使液体废物和固体废物分离的废物收集系统

摘要

根据本发明的一个方面，提供了一种使液体废物和固体废物分离的废物收集系统，该系统包括一个具有一个上传送滚筒、一个下传送滚筒以及绕这些传送滚筒延伸的环形传送带的传送机。传送带的上滑道朝上凹陷。在截面上，上滑道具有一个最低部和从该最低部侧向向上分开的侧部。上滑道从上传送滚筒向下传送滚筒纵向倾斜。一个废物偏导装置在上滑道的最低部上方沿该最低部延伸。分开的液体废物收集器和固体废物收集器位于上、下传送滚筒附近。一个传送驱动器连接到上述传送滚筒中的一个。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使液体废物和固体废物分离的废物收集系统。

技术背景

在现代农业生产中，将农业设施用作集中饲养场以在单个地方饲养数以百计或甚至数以千计的如猪、奶牛、家禽以及肉用牛等动物已变得平常。因此，在这种地方会产生大量的动物废物，对这些废物进行卫生、无害的处理可能有困难。

例如，已经计划建立一个容纳2,000,000头猪的养猪场，这些猪会产生大量的废物，相当于洛杉矶市产生的废物。美国北卡罗来纳州目前猪的数量是这个数的4倍。北卡罗来纳州最近的事故-其中成百万加仑的猪的排泄物被排放到乡村-已经引起民众对有关处理这些废物的问题的关注。因为对臭味和废物处理的担忧，建立大型养猪场的许可申请已被拒绝。

传统上，动物废物，包括猪厩肥在内，是通过将其撒在农田里当作液体肥料来进行处理的，对于足够大的庄稼地，这种处理方法可以安全地执行。然而，在人口密度高的地区或者多个农场密集的地方-因而田地相对小，会出现问题。例如，多余的养分不能被庄稼吸收，渗入到地下水和地表水中。

当，例如，因为地面冻结或者水和/或养分饱和，土地施用受阻碍时，必须把废物储存起来，通常是储存在大坑里，这产生了相应的费用和环境风险。

作为土地处理的一种替代方法，把废物制成堆肥也是常用的方法。为了这个目的，通过使用斜筛把废物分成固体和液体，有时还要通过接着使用压带机或压滤机来进行。这些方法产生的产物最多包含约45％的固体物，这些固体物然后与增量材料混合在一起以促进通风和获得合适的C/N比，并通过制成堆肥被按堆存放约45到60天的时间。该过程并不保证废物中的病菌被杀死，并且肥堆常常是有气味的，可能吸引鸟类、啮齿动物以及害虫。液体仍旧必须通过土地施用来处理。制成堆肥同样没有减少对土地施用或土地面积的需要。

处理动物废物涉及的难题包括杀灭病菌、受控地提取铵和植物养分以及处置有机物。

已知通过把废物通过畜舍地板中的孔排到位于畜舍地板下的沟槽中的传送带上，来从畜舍收集废物。传送带把废物送到收集点，可以随后把废物移到废物处理设施中或者可以把废物就地处理。

然而，液体废物和固体废物并没有分开，随着时间的过去，液体废物和固体废物的混合会妨碍废物的处理。此外，液体废物和固体废物的混合可能会导致释放对人、动物及环境有害的气体。

在本发明人的共同未决的于2002年4月11日提交的美国专利申请10/119,719中，公开了基于意识到这样的事实的发明，即，如果在动物产生废物后即时进行处理，会显著改善从动物废物中提取氮、钾及磷，该申请公开的内容在此通过引用的方式纳入本说明书中。更具体地，前述申请10/119,719公开了处理动物废物的方法，在该方法中优选在动物产生废物后12小时内把液体废物和固体废物分离，优选在动物产生废物后24小时内处理液体废物。

更具体地，钾以不溶性尿酸钾的形式存在于动物废物中，并且发现在微生物作用分解尿酸钾使钾和铵为溶液状态之前，动物废物中大量的钾能够以固态形式被作为尿酸钾提取出来。提取出的尿酸盐随后可用作肥料的组成物。当肥料被施于田地时，土壤中的微生物会分解这些尿酸盐，释放钾和铵，但速度低于这些养分在溶于水的情况下在土壤中释放的速度。

因此，通过在废物中的尿酸盐和/或其它化合物仍保持为固态例如晶形时，即在它们分解而释放铵态氮和钾之前，从废物中以尿酸盐和/或其它化合物的形式提取铵态氮和钾，能够大大提高这些物质的提取。因此，在动物产生固体和液体废物后应尽可能快地把固体废物和液体废物分离。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一个废物收集系统，在该系统中动物产生液体和固体废物之后，可以更加快地使液体废物和固体废物分离以及收集液体废物。

根据本发明的一个方面，提供了一种使液体废物和固体废物分离的废物收集系统，该系统包括一个具有上传送滚筒、下传送滚筒以及绕这些传送滚筒延伸的环形传送带的传送机。传送带的上滑道(run)朝上凹陷。在截面上，上滑道具有一个最低部和从该最低部侧向向上分开的侧部。上滑道从上滚筒向下滚筒纵向倾斜。一个废物偏导装置沿上滑道的最低部在该最低部上方延伸。分开的液体废物收集器和固体废物收集器位于上滚筒附近或下滚筒附近。一个传送驱动器连接到这些传送滚筒中的一个传送滚筒。

在工作过程中，动物废物被排到上滑道的侧部上。液体废物，即动物的尿，流到上滑道的最低部中，而固体废物仍沿着侧部分布。液体废物沿着传送机的纵向倾斜的上滑道的最低部流到传送机的下端，在下端处液体废物被收集。固体废物一直留在传送带表面的侧部上，直到驱动器开动，该固体废物被输送到传送机的收集固体废物的一端。还可以沿着上滑道抽吸气流，以有助于干燥固体废物。

在本发明的一个优选实施方案中，提供了一种使用动物废物传送机使液体废物和固体废物分离的方法。该传送机包括下端、上端以及具有向上凹陷的纵向倾斜的上滑道的环形传送带。在横截面上，上滑道具有一个最低部和从该最低部侧向向上分开的侧部。该方法包括以下步骤：把废物排到上滑道上同时使固体废物偏向而不被排到上滑道的最低部上，允许液体废物在重力作用下流入上滑道的最低部，并沿着该最低部流动。在传送机的下端附近收集液体废物。驱动传送机，以把固体废物从传送机卸下，并收集从传送机卸下的固体废物。

附图说明

通过参考附图对仅以示例的方式给出的本发明实施方案的以下描述，将会更容易地理解本发明，其中：

图1是示意纵视图，显示了根据本发明的一个实施方案的一个废物收集系统；

图2是示意纵视图，显示了根据本发明的另一实施方案的一个废物收集系统；

图3是放大的示意侧视图，部分是截面图，显示了图2中废物收集系统的传送机的下端；

图4是在图1中废物收集系统的横截面中获取的示意图；和

图5是在根据本发明的又一实施方案的废物收集系统的横截面中获取的局部示意图。

具体实施方式

参照图1，其中显示了一个废物收集系统，该系统总体上用参考标号10表示。在本发明的这个实施方案中，废物收集系统10包括一个总体上用参考标号12表示的废物传送机。传送机12包括一个下滚筒14、一个上滚筒16和绕滚筒14和16延伸的环形传送带13。传送带13具有一个向上凹陷的、朝下滚筒14纵向向下倾斜的上滑道18。一个液体废物收集器20位于传送机的下端27下面，在下滚筒14附近。一个固体废物收集器22位于传送机12的上端29下面，在上滚筒16附近。在本发明的这个实施方案中，固体废物收集器22是一个向上开口的容器或者箱子。然而，在本发明的其他实施方案中，固体废物收集器可以可替代地为一个第二传送机。

如在图4中最佳示出的，在本发明的这个实施方案中，传送机12位于在总体上用70表示的畜舍地板下面的沟槽30中。上滑道18横跨沟槽30的宽度W，并把沟槽30分成总体上用参考标号38表示的上部和总体上用参考标号39表示的下部。第一密封件40延伸第一沟槽壁35的长度，第二密封件45延伸与第一沟槽壁35相对的第二沟槽壁37的长度。密封件40和45分别具有上缘42及47、下缘43及48以及位于上缘42及47和下缘43及48之间的槽44及49。上滑道18的相对的纵向边缘26和28分别容置于槽44和49中。从而基本将上滑道18密封到沟槽壁35和37上，并且基本阻止沟槽30的上部38和下部39之间的液体和气体流动。

上滑道18被放在一个支架上，该支架为以由横向延伸的支撑件50和纵向延伸的支撑杆51形成的网的形式。各支撑杆51间隔开为使得上滑道18保持向上凹陷的结构，该结构的横截面是v形的。因此，上滑道18具有总体上由参考标号60和62表示的第一和第二横向倾斜的侧部，这两个侧部有角度地间隔开并且从上滑道18的最低部64沿相反的侧向延伸。一个绳索形式的细长件52被放在上滑道18的最低部64上，并沿着上滑道的最低部64纵向延伸。细长件52引导液体废物沿着最低部64流动。

一个抽气管道系统80与上滑道18相通，具有一个抽风风扇81，该抽风风扇抽吸传送带上方的气流，并将其排出沟槽30，如总体上用箭头82和84所表示的。

畜舍地板70具有多个动物废物排出孔，该排出孔为由地板实心部分73和74隔开的缝71的形式。缝71把上滑道18的区域直接暴露于畜舍环境。实心部分73和74遮蔽上滑道18的区域，使其免于直接暴露于畜舍环境。

废物收集系统的该实施方案工作方式如下：

参见图4，废物通过畜舍地板70中的缝71被从畜舍排到上滑道18上，如总体上用箭头75所表示的。然而，比地板部分73宽的地板部分74形成一个废物偏导装置74，该偏导装置在最低部64的上方沿着上滑道18纵向延伸。地板部分74遮盖上滑道18的最低部64，使废物偏向而不通过地板70落到上滑道的最低部64上。因此废物只被排到上滑道18的侧部60和62上。

在本发明的这个实施方案中，密封件40和45的上缘42和47基本阻止废物通过上滑道18的边缘26和28向下排出。对本领域的技术人员来说显而易见的是，在本发明的其它实施方案中可以可替代地采用遮水板(flashing)，如图5中所示的遮水板61，阻止废物通过上滑道18的边缘向下排出。

再参见图4，上滑道18的侧部60和62相对于最低部18侧向向上倾斜，坡度在2％到6％之间，优选为4％。该坡度使得液体废物穿过侧部60和62流到最低部64中，如箭头77所示。固体废物仍沿着上滑道18的侧部60和62分布。因此，本发明的这个实施方案具有使液体废物和固体废物快速分离的优点。

现参见图1，因为传送机12的上滑道18纵向倾斜，优选的纵向坡度在0.1％到2.0％之间，所以液体废物沿着上滑道18的最低部64流到传送机12的最低端27，总体上如箭头91所示。在传送机12的最低端27处，液体废物被从传送机12排下，如箭头93所示，并且该液体废物被收集在液体废物收集器20中。因此，本发明的这个实施方案确保使固体废物和液体废物快速且基本是立即分离，并且确保连续收集液体废物。

当收集液体废物时，传送机12通常是保持静止的，因此使得固体废物能在固定位置干燥一段期望的时间。在本发明的这个实施方案中，由抽风风扇81横过上滑道18抽取的气流加速该干燥过程。在固体废物被允许干燥一段期望的时间后，由驱动马达100驱动传送机12，该驱动马达通过皮带和滑轮连接机构101连接到位于传送机12最上端29处的上滚筒16，用于沿着总体上用箭头110表示的方向驱动传送机12。这样固体废物沿着传送机12被送到传送机12的最上端29，在该最上端处固体废物被从传送机12排到固体废物收集器22中。总体上用箭头95和97表示固体废物沿着传送机12和离开该传送机的运动。

现参见图2，其中与图1和图4中的部件对应的部件被赋予带附加数字标记“.1”的相同参考标号，示出了根据本发明的另一个实施方案的一个废物收集系统。该废物收集系统总体上由参考标号10.1表示，其包括传送机12.1，该传送机具有最低端27.1和最上端29.1以及具有从最上端29.1处的上滚筒16.1向最低端处的下滚筒14.1纵向向下倾斜的上滑道18.1的环形传送带13.1。

如图3中最佳示出的，在本发明的这个实施方案中，液体废物收集器20.1和固体废物收集器22.1位于传送机12.1的最低端27.1的下面。液体废物收集器20.1位于固体废物收集器22.1的里面。一个刮板15作用在传送带12.1的最低端27.1上。一个驱动马达100.1通过皮带和滑轮连接机构101连接到位于传送机12.1的最低端27.1处的下滚筒14.1，用于沿着总体上用箭头109表示的方向驱动传送机12.1。

在本发明的这个实施方案中，液体废物25和固体废物23都被送到传送机12.1的最低端27.1。液体废物25绕传送机12.1的最低端27.1流动，如总体上用箭头107所表示的，并且该液体废物通过刮板15被偏向到液体废物收集器20.1中。当传送机12.1由驱动马达100.1间歇地驱动时，固体废物从传送机12.1的最低端27.1落入固体废物收集器22.1中，如总体上用箭头105所表示的。

对本领域的技术人员来说显而易见的是，在所附权利要求的范围内可以在本发明的上述实施方案中进行各种改变。