CN104743620B - 集成公用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成公用系统(10)，包括：i)电源(12)；以及ii)废水处理系统(20)，其中，在废水处理系统(20)中利用来自电源(12)的废弃能量。

Description

集成公用系统

分案申请说明

本申请是申请日为2007年10月8日、申请号为200780037683.6(国际申请号PCT/NZ2007/000297)的、题为“集成公用系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种集成公用系统(utility system)。更具体地，本发明的集成公用系统的目的是，将废水处理的废弃能量循环利用，使其能够与现有供水系统相结合并得到重用。

背景技术

家用或非家用装备需要如电、水、水加热和污水处理之类的公用设施。大多数装备依赖于同网状服务的连接，这些服务无法被所有未来的建筑地点所使用，尤其是远离城市中心的地点。提供这些服务的基础设施无法满足日益增长的需求，也无法继续无限扩张。此外，将这些公用设施提供给偏远地区效率低而成本高。此外，从集中式工厂提供公用服务还可能易受自然灾害和基础设施故障的影响而中断。如果大部分居民都连接到相同的工厂，则对集中式工厂的破坏潜在地对大部分居民具有重大影响。

供电

传统的供电来自集中式的大型发电站，经由传输和分发网络将电力以网状输送至人口中心。电力需求持续增长，要求增加这些资本密集型基础设施的容量。长期规划需求基于估计预测，并且根据在局部级做出的判定来撤销长期规划需求，通常容量增长的动力产生于所述局部级。

此外，满足短期峰值需求水平通常造成较高的边际成本。为了提供发电和传输网络容量的投资确定性，对用户的供电合同正变得更加侧重于固定线路收费而不是可变耗电收费。这种间接的供消关系消除了在用户级提高能量效率的动机。

大部分发电依赖于化石燃料提供的热能，这带来了温室气体排放的后果。对于大型集中式发电，生物燃料一般没有竞争力，且可再生替代物可管理性较差而且较不成熟，因此不能依赖其产生基本负荷的发电量。

现场发电是一种传统替代方式，使用发动机驱动的发电机。典型地，在性能、使用管理方面，这些方式并不成熟，一般作为最后选用的手段。新兴的改进方案如房屋大小的斯特林(Stirling)发动机和燃气涡轮系统(仍采用化石燃料)，如果配置合适，该系统可以向装备提供组合的热和电。此外，这些发电系统都未被设计为与家用水和废水系统进行交互，以对水进行消毒并将水再循环给住户。

针对个人居住区的太阳能和风力发电系统也正变得日益普及，对于强度较低的能量摄取/产生而言，上述系统是可接受的选择方案。然而，使用这些系统，供应的连续性或对需求的满足得不到保证，而且这些系统也无法经济地提供大功率和峰值负荷需求。

废水处理

在大多数城市中心，集中式污水处理相对比较常见，在集中式污水处理中，每个装备连接至排水系统，以将污水传送至大型集中式废水处理厂(WWTP)。利用各种处理过程来处理废水，其中，生物处理(更具体地，活性污泥处理)是最主要的方法。

直到最近，大多数经过处理的污水排放被排放至本地受纳水体或海洋。最近，存在这样一种趋势：将三级处理添加至基本的活性污泥处理，以提高排放质量，并允许通过将排放物地下注入至蓄水层或再循环至水坝(用作饮用水水源)来间接重用排放物。

通常对来自大型集中式WWTP的过剩污泥进行机械脱水，然后将其处置为作为肥料补充掩埋于地下或用于农业使用。在人口高度密集的城区中，作为优选的处置选项，通常将过剩的污泥焚化。目前，多数大型集中式WWTP产生两种对环境有害的排放，即处理后的污水排放和过剩的污泥。废水和污泥处理/处置过程是温室气体(尤其是二氧化碳和甲烷)的非常重要的发生源，施加于地表或掩埋于地下的污泥会随时间产生温室气体。

集中式废水处理较为昂贵，在新城市发展中，安装网状系统正更多地成为一种约束。随着可靠的基于薄膜的处理过程的出现，目前全球存在一种更加分散化的废水处理系统的趋势。

最常见的独家住宅废水处理过程是化粪池系统。该系统不涉及任何机械组件，但需要较大的容器来进行废水的天然生物处理和污泥的保持，典型地约每5天左右将污泥抽出一次，以便在其他地点进行掩埋处置。此后，在法国的排水系统中，典型地将来自化粪池的污水用于地下灌溉，而废水通常最终排放至受纳水体。在世界上的许多地方，这些排放已经导致了对受纳水体的严重环境影响，这些影响主要是由与废水相关的养分所导致的水体的富营养化引起的。

为了克服上述某些问题，通常提供耗氧处理单元(“ATU”)。耗氧处理单元是小型机械生物处理单元，提供比化粪池更高等级的废水处理，但是这种单元仍依赖于如何向环境处置被污染的污水，通常被污染的污水还是流入敏感水体。这些ATU需要常规的维护和监控，以确保其按设计规范工作，并通常涉及较大的容积要求(典型地大约为数千升)。此外，还存在关于温室气体排放的问题，尤其是来自任何未经控制的厌氧分解的甲烷。

所有这些处理系统公共的生物处理工作效率可能对其维护和操作条件高度敏感，对常用的家用化学产品的过度加载尤为敏感。

在敏感的生态环境中，将处理后的废水排放至本地水体的处置方式(通常通过土地进行渗滤)是不可接受的。因此，需要一种针对独家住宅应用的可靠并且健壮的废水处理过程，在该过程中，废水可以被处理到能够进行重用的水平，从而消除了对环境的任何有害排放。必需以适度的成本来实现该过程。

通常，缺少与集中式废水处理方案的可能连接是地方当局同意开放乡村土地(尤其是单个地点)进行居住开发的主要限制。

节水

随着对从本地、自然环境中汲取的有限供水日益增长的需求，全球日益关注水源有限这项问题。传统的住房开发期望与网状的公用供应相连接，其中，尽管只有一小部分水实际用于饮用目的，但是所有的水都必须被处理达到可以饮用的质量。

位于城区之外的人们可能无法获取主要水源。这要求他们从天然水道或蓄水层取水，或依赖于屋顶收集的雨水。除了位置约束之外，在确保供应连续性方面，每种选项都面临质和量的问题。可以采用针对使用经济而特别设计的装置来实现节水，但是，不存在作为减小净消耗的方式的、将黑色废水现场再循环的方法。

美国专利4,052,858公开了利用来自电源的废弃热流来对水进行消毒的方案。然而，该文献中提供的方法未提供将废水现场消毒至“白水”质量的方式，及其随后与主水源的重新集成。此外，该文献没有公开污泥的分离和处理，或利用废弃热量来进行水、建筑或空间的供暖。也就是说，现有技术的废水处理系统未公开一种提供水和能量的现场再循环和重用的完全集成的系统。

本发明的集成公用系统的一个目的是，实质上克服上述现有技术的问题，或至少提供现有技术的一种实用的替代方案。

包括对背景技术的讨论完全是为了提供本发明的上下文环境。应当认识到，这种讨论不表示，在优先权日之前，在澳大利亚或其他地方，所引用的任何材料都是本发明相关领域内的公知常识。

在整个说明书中，除非上下文需要，否则，“包括”一词或其变型应被理解为表示包括所述整体或整体的组群，但不排除任何其他整体或整体的组群。

发明内容

根据本发明，提供了一种集成公用系统，包括：

i)电源；以及

ii)废水处理系统，

其中，在废水处理系统中利用来自电源的废弃能量。

优选地，除主要水源之外，还可以使用来自废水处理系统的经处理的水。

优选地，所述废弃能量具有废弃热能的形式。

优选地，所述电源包括：释放废弃能量作为副产物的任何发电设备。

更优选地，所述电源包括：内燃机或燃料电池中的任何一个或多个。在所述电源是内燃机的情况下，所述电源可以包括例如柴油循环、奥托(Otto)循环往复式发动机、斯特林(Stirling)循环或小型燃气涡轮中的任何一个或多个。

优选地，对所述电源进行水冷或液体冷却，使废弃能量能够被导流至供水和废水处理系统。

再优选地，所述电源还包括：电能存储设备(例如电池)，使得能够在无需操作所述电源的情况下提供基本水平的电能，或在峰值需求时段期间提供补充电能。

再优选地，所述电源与可选的补充电源(例如太阳能或风力发电机)耦合，以最小化燃料消耗和电源负荷，并减小对环境的影响。

优选地，所述电源的燃料源包括：适用于所述电源设备的任何化学能量介质。

更优选地，所述电源的燃料源至少部分地包括生物燃料或氢中的任何一种。

优选地，所述电源与建筑或装备的供暖系统(包括水暖系统)耦合。

优选地，所述电源也被设计为：根据使用该电源的特定国家，来传送所需的电压和频率。

优选地，所述电源的操作由计算机化的监控和数据采集(“SCADA”)系统来调节。

优选地，所述废水处理系统的操作由SCADA系统来调节。

优选地，所述SCADA系统通过遥测被链接至集中式服务支持功能，以进行性能、可靠性和故障诊断的远程监控。

优选地，在需要专门为水源或废水处理系统产生废弃能量的情况下，能够在零发电机负荷下操作所述电源。

再优选地，所述电源还包括：辅助电源，以在峰值需求时段期间提供附加的加热和/或电能。

优选地，所述主要水源能够通过网状供应连接来获取、由水车(tanker)来运送或作为雨水收集在现场存储设施中，并且符合可饮用标准。在所述主要水源不符合可饮用标准的情况下，优选地，将所述主要水源通过所述废水处理系统进行循环，以将所述主要水源处理为符合可饮用标准。

优选地，所述废水处理系统包括：浸渍器单元，用于使废料均匀；脱水单元，用于将水相(aqueous phase)与污泥/固相分离；增稠单元，用于最大化污泥相中的固体含量；污泥干燥和燃烧单元；水消毒单元，用于处理来自脱水单元的水相；以及水净化(waterpolishing)单元。

优选地，在消毒单元之前，对水相进行预处理，以最大化地去除固体，并产生次污泥相。

优选地，将所述次污泥相再循环至脱水单元。

优选地，在脱水单元之后提供收集容器(holding tank)，以调节任何下游批处理流速率。

优选地，在沉淀步骤之前，所述浸渍器单元装有筛选器，以便于去除粗大固体，其中，粗大固体可以包括生物活性固体或非有机固体中的一个或多个。

优选地，所述脱水单元包括：用于增强相分离的沉淀器和增稠器、机械螺旋压榨机、澄清器、滗析离心机和/或化学制品添加中的任何一个或多个。

再优选地，增稠单元所产生的污泥的固体含量至少约为8％。

再优选地，可以通过来自提供给所述电源的燃料流的辅助燃料燃烧，来补充污泥燃烧单元的废弃能量。

优选地，当所述电源工作时，以批处理模式并在SCADA系统的控制下，执行污泥相和水相处理。

优选地，将分离的固体焚化器附加至或结合在所述污泥燃烧单元中，以对沉淀步骤之前筛选出的粗大固体和/或通常通过垃圾回收(garbage collection)进行处理的其他废料进行析构和消毒。

优选地，所述固体焚化器和/或污泥燃烧单元包括排出通道(exhause tract)。优选地，所述排出通道包括：旋风分离器或静电沉淀或微粒过滤装置中的至少一种，用于协助去除由焚化和/或燃烧而产生的无菌灰渣。

优选地，由于无菌灰渣中无机元素(如磷和钾)的浓度的缘故，可以以肥料的形式来利用所述无菌灰渣的化学成分。

优选地，将浸渍器单元包含在湿井(wet well)中，以控制通过废水处理系统的废物馈送速率。

再优选地，所述浸渍器单元包括：另外的机械或化学设备，用于增强分离。例如化学凝固剂注射剂，用于增强固体去除和/或脱水级中的沉淀。

优选地，所述预处理步骤包括：微过滤，用于最大化地去除固体物质。

优选地，所述预处理步骤导致所产生的排放流中的生物需氧量(“BOD”)、化学需氧量(“COD”)、氮和磷浓度的最小化。

再优选地，BOD、氮和磷的浓度分别不超过10、10和1mg/L。

再优选地，通过使用如化学氧化、离子交换、反渗透(reverse osmosis)或碳过滤之类的技术来进一步减小BOD、COD、氮和磷的浓度。

优选地，通过使用集成的隔离消毒器和水暖单元来实现对由预处理步骤产生的排放流的消毒。

优选地，将集成的消毒器和水暖单元维持在至少约70℃的温度。

再优选地，排放流在集成的消毒器和水暖单元中的驻留时间至少约为30分钟。

优选地，排放流通过消毒系统的循环由SCADA系统控制。

优选地，所述水净化单元包括纳滤、反渗透、活性炭过滤和化学消毒中的任意一项或多项。水在所述净化单元中的保持时间取决于所利用的物理和/或化学过程，并且，可能需要相应地调整所述净化单元的大小，以提供一定的容积。

优选地，将从所述净化流出的流导回所述污泥干燥和燃烧单元。

优选地，从所述水净化单元流出的水与来自主要水源的水具有相同的质量。

再优选地，在需要冷却的情况下，使净化后的水通过热交换器。按照这种方式，可以在废水处理系统内保持来自热交换器的废弃能量，以用在别处。

优选地，在废水经过废水处理系统的处理之后，将处理后的废水再循环至所述装备以进行重用。

优选地，至少一条经过处理的废水流经由所述水暖单元返回所述装备。

再优选地，将来自热交换器的废弃能量引导至进入水加热单元的经过处理的废水。可选地，可以使用来自热交换器的废弃能量来对流入脱水单元的废物进行预加热，以提高相分离的效率。

优选地，由主要水源来补充再循环的废水流。

优选地，将废水处理系统中的污泥干燥和燃烧单元的废气排放与发电机的排放相结合。

优选地，使用SCADA系统来监控和管理废气排放温度。

再优选地，在排放水平超过本地排放控制限制的情况下，采用排放控制后处理技术使污染最小化。

优选地，使用来自所述电源的废弃能量对任何生物活性材料进行消毒和去活(deactivate)。

根据本发明，还提供了一种利用来自电源的废弃能量的方法，所述方法包括以下步骤：将来自所述电源的废弃能量引导至废水处理系统，在所述废水处理系统中，至少部分利用所述废弃能量来处理废水，并且，所产生的处理后的废水流返回以进行重用。

所述电源和废水处理系统可以如上所述。

附图说明

下面参照本发明的一个实施例和附图，仅以示例方式来描述本发明，附图中：

图1是本发明的集成公用系统的流程图。

具体实施方式

为了说明集成公用系统中所要采用的废水处理方法的性能，使用来自大城市污水处理厂的主要排放物，以实验室规模来评估多种处理过程。处理方法包括：微过滤、化学氧化、反渗透和颗粒活性炭吸收。

首先通过商用微过滤筒(micro-filtration cartridge)对来自污水处理厂的主要排放物进行过滤(5微米，因此使用0.5微米筒)。以60分钟保持时间，使用完全混合反应器，采用过氧化氢，对微过滤之后、继而被加热至45℃的排放物进行化学氧化。基于化学需氧量，以化学计量添加速率的1.5倍来添加过氧化物。然后，将化学氧化后的排放物通过商用RO(反渗透)过滤筒，最后以60分钟保持时间，使RO排放物与10g/L剂量率(does rate)的商用颗粒活性炭(GAC)接触。针对生化需氧量(BOD)、总悬浮固体(TSS)、总氮量(TN)、总凯氏氮量(TKN)和总氧化氮量(NO_t)来对所有样本进行分析。以下表1示出了该测试工作的结果。

表1测试结果(均以mg/L为单位)

这些结果清晰地表明了该处理操作的效用，即产生适于作为家用非饮用水源予以重用的排放物。处理后的排放物完全清澈无色，实质上看上去像是商用的可饮用水。

图1中示出了根据本发明的集成公用系统10的流程图。电源12(例如内燃机或燃料电池)为装备产生电力，并产生废弃热能14形式的废弃能量作为副产物。

电源12使用燃料源13，燃料源13包括：适于发动机设备和运行周期(operatingcycle)的任何化学能量介质。期望利用生物燃料来减小温室气体排放。

电源12还装配有电能存储设备16(例如电池)，并与补充替代电源18(例如太阳能电池板或风力发电机)耦合，以最小化电源12所需的燃料消耗和操作时间，并减小对环境的影响。电源12可以被设计为：根据预期使用该电源的国家来传送所需电压和期望频率。

然后，将废弃热能14从电源12导流至废水处理系统20。在需要专门为废水处理系统20产生废弃热能14的情况下，还能够在零发电机负荷下操作电源12。

将来自装备22的废水和物质转向至湿井23，湿井23包括浸渍单元24，在浸渍单元24中，首先将废弃物质通过粗筛选器，以通过机械方式将任何粗大固体滤除。所述粗大固体可以包括有机固体和非有机固体。然后，使通过筛选器的有机废弃物质均匀，并将其引导至脱水单元26，在脱水单元26中将废料分离为水相28和污泥相30。浸渍器单元24可以装配有机械或化学设备，以增强脱水单元26中的分离，例如添加化学凝固剂以增强沉淀。湿井23用作存储容器，并且对湿井23的大小进行设置以控制流入废水处理系统的废水馈送速率。例如，假定家用水消耗为900L/天，均衡容器23的容积应当约为250L。

在增稠单元32中对污泥相30进行增稠，使得最终的固体含量至少约为8％。将从增稠单元32输出的污泥转移至污泥干燥和燃烧单元36。

污泥燃烧单元36利用来自电源12的废弃热能14对污泥材料进行干燥、烧灼并最终焚化。如果需要，由来自燃料源13的辅助燃料的燃烧产生补充热量。所产生的无菌灰渣38直接作为废物处理，或在日常维护中进行采集。无菌灰渣38可能含有有益的无机元素(如磷或钾)，因此可以用作肥料，从而实现对最终废弃产物中任何潜在化学价值的重用。废弃排放40包括来自电源12和污泥燃烧单元36的组合排气。

当电源工作时，理想地，以批处理模式来执行对污泥相30和水相28的处理。利用废弃热能14对污泥相30和/或水相28进行处理，最终对任何存在的生物活性材料进行消毒和去活。

将在沉淀器单元26中产生的水相28转移至收集容器41，以调节下游批处理流速率。然后，对水相28执行预处理步骤42(例如微过滤)，产生排放流44和次污泥相34。这里的目的是，最小化固体含量，并最小化BOD、氮和磷浓度，理想地，BOD、氮和磷浓度分别不超过10mg/L、10mg/L和1mg/L。将次污泥相34再循环回脱水单元26。

将排放流44通过消毒单元46转向，在消毒单元46中再次利用废弃热能14。消毒单元46依次包括：集成的隔离消毒器48和水暖单元50。废弃热能14在至少约30分钟的驻留时间内将消毒单元的温度维持在70℃或更高。

然后，经消毒的排放流52继续通过水净化单元54，水净化单元54使用多种技术(如纳滤、反渗透、活性炭过滤和化学消毒)中的一种或多种。流出的流55将任何剩余污水引导回污泥干燥和燃烧单元36，在污泥干燥和燃烧单元36中将剩余污水转换为蒸汽，并与灰烬38和废气排放40一同释放。

可以想到，水在净化单元中的保持时间取决于所利用的物理和/或化学过程，并且，可能需要相应地调整所述净化单元的大小，以提供一定的容积。

净化单元54的产物被称为“白水”56。白水被描述为适于重用的水(质量高达可以饮用的质量)，如从主要水源58(例如雨水、水车运送的水或来自网状供应连接的水)汲取的水。

将白水56直接或经由水暖单元50再循环至装备22。也可以将来自主要水源58的水馈送至白水流56，以补偿在废水处理系统20中发生的任何损失。在热交换器60仍保留有一些来自消毒单元46的废弃热能14的情况下，在将白水56引导回装备之前，可能还需要将其通过热交换器60。热交换器60将废弃热能14引导至进入水暖单元50的白水56。可选地，热交换器60可以将废弃热能14引导至进入沉淀器单元26的废料，以提高状态分离的效率。

将主要水源58保持为分离的线路，以在装备22中直接使用。然而，当主要水源58不符合饮用标准时，在将其引导至装备22之前，可以将其引导至废水处理系统20以在其中进行处理。

可以想到，可以使用计算机化的系统控制和数据采集(“SCADA”)系统来控制和调节该集成公用系统。该SCADA系统也可以通过遥测方式链接至服务支持功能，以进行性能、可靠性和故障诊断的远程监控。该系统还将监控和记录因使用生物燃料而产生的碳信用额(carbon credit)。

在电源12是内燃机的情况下，所述电源可以包括例如柴油循环、奥托循环往复式发动机、斯特林循环或小型燃气涡轮中的任何一个或多个。

可以预见，在可行情况下，电源可以使用100％的生物燃料或氢，从而消除来自该集成公用系统的温室气体排放。在使用非挥发性燃料(如柴油机或生物柴油机)的情况下，可以想到，可以在该集成公用系统中包括燃料容器(fuel tank)。可以将该燃料容器提供为形成集成公用系统的一个壁层的厚板状容器。可以想到，当使用远程燃料容器时，该模块内的总体环境温度可以有利于防止柴油机或生物柴油机在极端寒冷的条件下遇到的冷流(cold flow)问题。

还可以想到，可以对电源12进行水冷或液体冷却，所述冷却液流(coolant flow)提供了一种用于将废弃热能14导流至废水处理系统20的额外或可选方法。

还可以预见，在用于建筑或装备的供暖系统中使用来自电源12的废弃热能14。

本领域技术人员可以理解，在峰值需求时段期间，可以使用辅助电源来提供附加的加热和/或电能。

可以使用多种方法(例如用于增强相分离的机械螺旋压榨机、沉淀器和增稠器、澄清器、滗析离心机和/或化学制品添加)来实现脱水。

一般地，通过使用以下技术来实现对经过消毒的排放物流52中的BOD、COD、氮和磷的处理，所述技术包括但不限于：化学氧化、离子交换、反渗透和碳过滤。

还可以将分离的固体焚化器附加至或结合在污泥燃烧单元36中，以对在浸渍器单元24中筛选出的固体和/或通常通过垃圾回收进行处理的其他有机废料进行焚化和/或消毒。

可以对废气排放40应用后处理技术(例如催化氧化、选择性催化还原、微粒过滤(particulate filtration)、废气洗涤)。尽管可以设想污染自然相当低，但是每种处理技术应当有助于使污染最小化。

可以使用旋风分离、静电沉淀或微粒过滤中的任意一种，将由焚化和/或燃烧产生无机灰渣从废气排放40中分离。由于其无菌和惰性特性，可以直接处理无机灰渣，或在任何日常维护过程期间对其进行采集去除，并且可以将其用作例如肥料。

可以想到，该集成公用系统的使用可以采取“现场特定(site specific)”系统的形式，使装备能够保持独立于任何网状公用服务，节约水耗，并可以避免将任何有害污染物(包括温室气体和生物活性污染物)排放到环境中。

由于大量废水被再循环的缘故，可以将一个地点的水的净消耗减小多达90％。此外，由于仅仅按需产生电能和热能，并且有益地使用所有能量流，因此总体能量效率得到最大化，获得潜在地90％以上的效率。可以预期，本发明的集成公用系统将有助于将碳信用额监控并记录至适于碳交易(carbon traing)的责任水平。该“实时”监控将便于对能量消耗和所实现的更高能量效率的实践进行定期检查。由此，可以预期，可以显著减小装备的总体碳足迹(carbon footprint)。

作为一种现场设施(独立于大型网状网络公用服务)，可以想到，该集成公用系统将提供防范基础设施瘫痪的安全性。此外，由于直接对该集成公用系统进行监控，将自动通过信号指示任何故障迹象，并且如果需要，可以派遣服务支持。此外，设计和组件的性质应当允许立即进行现场替换。被替换的项目应当能够被调动至集中式设施，以进行修复和重用。

由于不需要与大型网状公用系统的任何连接，可以预期该集成公用系统的安装将更加经济有效，并极大简化。此外，显著减小了化粪系统排放的排放物通常所需的土地面积。

集成公用系统的显著优势被认为是：系统中热和化学能量的再循环，以及将装备所产生的基本上所有的有机废物流进行消毒、将生物活性材料去活、以及安全地将所产生的材料重用为例如肥料的能力。

应当认为对本领域技术人员显而易见的修改和变化落入本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种现场集成公用系统(10)，用于提供装备(22)处的水和能量的循环和重用，所述集成公用系统(10)包括：

发电设备(12)，具有燃料源(13)且被布置为产生用于装备(22)的电力和作为副产品的废弃热能；

废水处理系统(20)，用于接收来自装备(22)的废水，处理废水，并将处理后的废水再循环到装备(22)以便重用，所述废水处理系统(20)包括：

浸渍单元(24)，用于使废料均匀；

脱水单元(26)，用于将水相(28)和污泥相(30)分离；

增稠单元(32)，用于最大化污泥相(30)中的固体含量；

污泥干燥和燃烧单元(36)，用于接收污泥相(30)；

水消毒单元(48)，用于处理来自脱水单元(26)的水相(28)；以及

水净化单元(54)，

其中，所述废弃热能(14)从发电设备(12)被引导至：

污泥干燥和燃烧单元(36)以处理污泥相(30)；和

水消毒单元(48)以处理水相(28)。

2.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，除了主要水源(58)之外，所述废水处理系统(20)还回收用于现场重用的水。

3.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，所述发电设备(12)：

(a)是液体冷却的，并在所述废水处理系统(20)中使用液体的废弃能量；和/或

(b)还包括能量存储设备(16)；和/或

(c)与装备(22)的供暖系统耦合。

4.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，所述发电设备(12)、废水处理系统(20)的集成操作由计算机化的监控和数据采集“SCADA”系统来调节。

5.根据权利要求4所述的集成公用系统(10)，其中，所述SCADA系统通过遥测被链接至集中式服务支持功能以进行远程监控。

6.根据权利要求2所述的集成公用系统(10)，其中，所述主要水源(58)符合可饮用标准。

7.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，在所述水消毒单元(48)之前，对所述脱水单元(26)产生的水相(28)执行预处理步骤，以通过在所述预处理步骤中使用微过滤、化学氧化、反渗透、离子交换或碳过滤中的任何一种或多种来最小化固体、生物需氧量“BOD”、化学需氧量“COD”、氮和磷的浓度。

8.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，所述脱水单元(26)包括机械螺旋压榨机、澄清器、滗析离心机、沉淀器和增稠器和/或化学制品添加中的任何一个或多个，用于增强相分离。

9.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，在增稠单元(32)中对污泥相(30)进行增稠，达到至少8％的固体含量。

10.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，分离的固体焚化器被附加至或结合在所述污泥干燥和燃烧单元(36)中。

11.根据权利要求7所述的集成公用系统(10)，其中，所述预处理步骤将BOD、氮和磷的浓度最小化，使得它们分别不超过10、10和1mg/L。

12.根据权利要求7所述的集成公用系统(10)，其中，通过使用集成的水消毒单元(48)和水暖单元(50)来对由所述预处理步骤产生的排放流进行消毒。

13.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，使用来自所述发电设备(12)的废弃热能(14)，用于以下任一个或更多的目的：

(a)对任何生物活性材料进行消毒和去活；

(b)空间采暖。

14.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，所述水净化单元(54)包括纳滤、反渗透、活性炭过滤和化学消毒中的任何一项或多项。

15.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，将从所述水净化单元(54)输出的水通过热交换器(60)。

16.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，所述废水处理系统(20)输出的至少一条水流经由水暖单元(50)再循环至所述装备(22)。

17.根据权利要求1所述的集成公用系统(10)，其中，将来自所述污泥干燥和燃烧单元(36)的废气排放与来自所述发电设备(12)的排放相结合。

18.一种提供装备(22)处的水和能量的现场循环和重用的方法，所述方法包括：

从燃料源(13)提供燃料以操作发电设备(12)，产生用于装备(22)的电力和作为副产品的废弃热能(14)；

操作废水处理系统(20)以接收来自装备(22)的废水，处理废水，并将处理后的废水再循环到装备(22)以便重用，操作废水处理系统(20)的方法包括：

在浸渍单元(24)中使废料均匀；

在脱水单元(26)中将水相(28)和污泥相(30)分离；

在增稠单元(32)中最大化污泥相(30)中的固体含量；

在污泥干燥和燃烧单元(36)中接收污泥相(30)；

在水消毒单元(48)中处理来自脱水单元(26)的水相(28)；以及

在水净化单元中处理来自水消毒单元(48)的水相(28)，

其中，所述方法还包括将来自发电设备(12)的废弃热能(14)引导到：

污泥干燥和燃烧单元(36)以处理污泥相(30)；和

水消毒单元(48)以处理水相(28)。