动物尸体无害化废水处理系统及废水处理方法与流程

本发明涉及动物尸体无害化废水处理技术领域，具体涉及一种动物尸体无害化废水处理系统及废水处理方法。

背景技术：

在对病残畜禽、动物尸体采用干化制法(热蒸汽不直接接触化制的肉尸，而循环于夹层中)进行无害化处理，化制过程中产生的热蒸汽含有病残畜禽、动物尸体中沸点较低的各类有机物、氮类、油脂类、挥发性恶臭(VOCs)等成分形成污蒸气，该污蒸汽经过真空泵站冷凝后产生废水，该废水中污染因子主要污染物为CODCr、BOD5、NH3-N、动物油、挥发性有机物VOCs等；另外，病残畜禽、动物尸体无害化处理初级搬运、撕裂破碎工序作业区域冲洗污水含有一定数量的污染废水(生水)，两股废水一并收集于废水调节池待处理。通过对原水性质的分析得知该废水可生化性尚可(B/C＝0.34)，高碳、高氮、恶臭、病菌病毒污染源为主要污染特征。

目前，对于可生化性尚可的生产废水多采用以生物法为主的处理工艺，但传统的生物处理工艺对进水的含氮量有一定的限值(低氮)并对含有致病污染源工艺废水无有效处理措施，处理工艺与无害化处理过程中产生的废水的特性不能有效适应，处理后的废水很难达到国家一级排放标准，对于疫情发生时废水中可能存在的细菌、病毒无有效处理措施；且工艺土建占地面积大，施工周期长。因此，对此种废水的处理方式进行技术革新，开发出一套污染物去除率高、适应动物尸体无害化处理废水特性的处理系统及其处理方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种动物尸体无害化废水处理系统，该处理系统能够对动物尸体无害化处理过程中产生的废水进行杀菌、消毒，适应动物尸体无害化处理废水特性，氨氮去除率高。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：动物尸体无害化废水处理系统，所述废水处理系统包括依次设置的废水预处理单元、水解酸化单元、MBBR-MBR组合生物处理单元；

所述废水预处理单元包括臭氧催化氧化反应器、活性污泥吸附反应器、氨氮吹脱吸收塔；

所述水解酸化单元包括水解酸化反应器；

所述MBBR-MBR组合生物处理单元包括缺氧移动床生物膜反应器、好氧移动床生物膜反应器、MBR膜生物反应器，所述好氧移动床生物膜反应器、所述MBR膜生物反应器内分别设置有曝气装置，所述MBR膜生物反应器与所述缺氧移动床生物膜反应器之间连接有消化液回流管道。

本发明的动物尸体无害化废水处理系统，通过废水预处理单元对废水进行预处理，可以杀菌消毒，去除病菌病毒污染源，去除废水中的VOCs、部分COD、动物油脂及氨氮；通过水解酸化单元对废水进行水解酸化，废水中的非溶解态有机物转变为溶解态有机物，难以生物降解的大分子物质被转化为易于降解的小分子物质，为后续生物处理创造条件；通过MBBR-MBR组合生物处理单元对废水进行生物处理，可以去除废水中剩余的含碳有机物、含氮有机物等；本发明的动物尸体无害化废水处理系统，适应动物尸体无害化处理废水特性，废水中的污染物去除率高，满足排放要求。

以下为对本发明的动物尸体无害化废水处理系统的多处优化设计：

其中，所述缺氧移动床生物膜反应器设置有搅拌器。通过搅拌器的搅拌，使缺氧移动床生物膜反应器内的生物填料回旋翻转，自由移动，加强了缺氧移动床生物膜反应器内的反硝化反应，提高了废水中有机污染物去除率。

其中，所述好氧移动床生物膜反应器设置有一级，或者两级，或者两级以上；两级或者两级以上的所述好氧移动床生物膜反应器串联。好氧移动床生物膜反应器采用两级或者两级以上串联方式，可以加强好氧生物对有机污染物的氧化分解，提高污染物的去除率。

其中，每一级所述的好氧移动床生物膜反应器内分别设置有多组独立控制的所述曝气装置。各曝气装置独立控制，便于根据实际需要，调节不同的水流状态。

其中，所述MBBR-MBR组合生物处理单元包括一外壳，所述外壳内设有多个隔板，所述隔板将所述外壳分隔成多个池体，每一所述池体内设有进水室，所述进水室的上部设有进水室进水口，所述进水室的底部设有进水室出水口，位于上游的所述池体的出水口与位于其下游的所述池体的进水室进水口连通；所述缺氧移动床生物膜反应器、所述好氧移动床生物膜反应器、所述MBR膜生物反应器分别对应设置于其中一个所述池体内。MBBR-MBR组合生物处理单元集成在一外壳内，便于模块化安装、就位，施工周期短。

其中，所述废水预处理单元、所述水解酸化单元、所述MBBR-MBR组合生物处理单元皆设置于地上。整套处理系统采用地上设置方式，便于各组成单元运输、模块化安装、就位。省去土建过程，占地面积小，施工周期短。

基于一个总的发明构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种采用上述动物尸体无害化废水处理系统的废水处理方法。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：动物尸体无害化废水处理系统的废水处理方法,包括预处理步骤、水解酸化步骤和生物处理步骤；

其中，所述预处理步骤包括：

S1、臭氧催化氧化，待处理废水进入臭氧催化氧化反应器，被杀菌消毒，经臭氧催化氧化，去除废水中的VOCs、部分COD、动物油脂；

S2、活性污泥吸附，经步骤S1处理后的废水与活性污泥混合后从底部进入活性污泥吸附反应器，经活性污泥吸附，再次去除废水中的有机物及臭味；

S3、氨氮吹脱吸收，经S2处理后的废水进入氨氮吹脱吸收塔，向待吹脱废水内添加氢氧化钠溶液，调节混合液的PH值至11.5-12，循环吹脱，去除氨氮，向吹脱后的废水内添加硫酸，调节混合液的PH值至7-8；通过循环吹脱，去除了水中大部分氨氮，降低了废水氨氮浓度，避免废水中高浓度氨氮对微生物的毒害或抑制作用；

其中，所述水解酸化步骤包括：

S4、水解酸化，预处理后的废水进入水解酸化反应器，在水解酸化反应器，废水中的非溶解态有机物被截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难以生物降解的大分子物质被转化为易于降解的小分子物质；

其中，所述生物处理步骤包括：

S5、缺氧生物处理，水解酸化后的废水进入MBBR-MBR组合生物处理单元，在缺氧移动床生物膜反应器的进水室中，废水与MBR膜生物反应器回流的消化液混合，在缺氧条件和缺氧移动床生物膜反应器中反硝化菌的作用下，进行硝态氮的反硝化反应，去除废水中部分含碳有机物和大量含氮有机物；

S6、好氧生物处理，经过缺氧移动床生物膜反应器处理后的废水进入好氧移动床生物膜反应器中，曝气装置曝气，与随曝气流动的生物填料接触，在微生物作用下，去除废水中的大量含碳有机物和部分含氮有机物；

S7、MBR膜生物处理，经过好氧移动床生物膜反应器处理后的废水进入MBR膜生物反应器中，与MBR膜生物反应器中的硝化菌发生硝化反应，深度脱氮除磷；MBR膜生物反应器的中层流化液回流到缺氧移动床生物膜反应器；由MBR膜进行过滤，去除悬浮物，得清水。

进一步地，所述废水处理方法还包括：

S8、污泥处理步骤，MBR膜生物反应器中的剩余污泥进入污泥浓缩池，静置沉淀，沉淀后的上清液进入水解酸化反应器；沉淀后的污泥进入污泥均质池，向污泥均质池内加入絮凝剂，絮凝后的污泥进入板框压滤机，制得泥饼。

由于采用了上述技术方案，对动物尸体无害化处理过程中产生的废水进行处理时，利用臭氧对废水进行杀菌消毒，经臭氧催化氧化，去除废水中的VOCs、部分COD、动物油脂；经活性污泥吸附，再次去除废水中的有机物及臭味；经氨氮循环吹脱，去除废水中的大部分氨氮，避免废水中高浓度氨氮对后续微生物产生毒害或抑制作用；经水解酸化，非溶解态有机物转变为溶解态有机物，难以生物降解的大分子物质转化为易于降解的小分子物质，废水的可生化性和降解速度大幅度提高，为后续生物处理创造条件；经缺氧生物处理，去除废水中部分含碳有机物和大量含氮有机物；经好氧生物处理，去除废水中的大量含碳有机物和部分含氮有机物，缺氧生物处理与好氧生物处理协同配合，基本将全部含碳有机物和全部含氮有机物去除；经MBR膜生物处理，废水深度脱氮除磷，污染物去除彻底，消化液回流为缺氧生物处理补充硝态氮，为反硝化反应提供了保障；经MBR膜过滤，最终得清水。利用本发明的废水处理方法对动物尸体无害化处理过程中产生的废水进行处理，最终出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，完全符合国家一级排放标准要求。

附图说明

图1是本发明实施例的动物尸体无害化废水处理方法流程图；

图2是图1中MBBR-MBR组合生物处理单元的结构示意图；

图3是图2的俯视示意图；

图中：1-缺氧移动床生物膜反应器；2-一级好氧移动床生物膜反应器；3-二级好氧移动床生物膜反应器；4-MBR膜生物反应器；5-进水室；6-搅拌器；7-MBR膜；81-曝气装置；82-曝气装置；83-曝气装置；84-曝气装置；85-曝气装置；86-曝气装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的非限制性说明。

参照图1，本发明的动物尸体无害化废水处理系统包括：依次设置的废水预处理单元、水解酸化单元、MBBR-MBR组合生物处理单元。

其中，废水预处理单元包括：臭氧催化氧化反应器、活性污泥吸附反应器、氨氮吹脱吸收塔。

其中，水解酸化单元包括水解酸化反应器。

参照图2和图3，其中，MBBR-MBR组合生物处理单元包括：缺氧移动床生物膜反应器1、好氧移动床生物膜反应器、MBR膜生物反应器4。为加强好氧生物对有机污染物的氧化分解，提高污染物的去除率，好氧移动床生物膜反应器采用了两级串联方式，即：一级好氧移动床生物膜反应器2和二级好氧移动床生物膜反应器3；当然，好氧移动床生物膜反应器不局限于两级串联，根据实际处理需要，也可以仅设置一级，或者两级以上。在MBR膜生物反应器4与缺氧移动床生物膜反应器1之间连接有消化液回流管道。一级好氧移动床生物膜反应器2、二级好氧移动床生物膜反应器3、MBR膜生物反应器4内分别设置有曝气装置，具体可采用罗茨风机为曝气装置输送压缩空气，将空气中的氧强制向废水中转移，既保证获得足够的溶解氧，又加强生物填料的回旋翻转及自由移动，防止下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧的接触，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对废水中有机物的氧化分解作用。

为加强曝气效果，并便于调节不同的水流状态，每一级好氧移动床生物膜反应器内分别设置有多组独立控制的曝气装置。参照图3，示意出了在一级好氧移动床生物膜反应器2内设有曝气装置81、曝气装置82、曝气装置83、曝气装置84、曝气装置85五组的情形；当然，好氧移动床生物膜反应器内的曝气装置不局限于五组，可以根据实际处理需要有所增减。图3中，示意出了MBR膜生物反应器4内设有一组曝气装置86的情形，当然，根据实际处理需要可以增加曝气装置。

参照图2，其中，缺氧移动床生物膜反应器1设置有搅拌器6。搅拌器6优选采用双曲面搅拌器。通过搅拌器6的搅拌，使缺氧移动床生物膜反应器1内的生物填料回旋翻转，自由移动，可以加强缺氧移动床生物膜反应器1内的反硝化反应，提高废水中有机污染物去除率。

参照图2和图3，其中，MBBR-MBR组合生物处理单元设有一外壳，在外壳内设有多个隔板，多个隔板将该外壳分隔成多个池体，图中示意出了三个隔板、四个池体的情形，每一池体内设有进水室5，在进水室5的上部设有进水室进水口，在进水室的底部设有进水室出水口，位于上游的池体的出水口与位于其下游的池体的进水室进水口连通；缺氧移动床生物膜反应器1、一级好氧移动床生物膜反应器2、二级好氧移动床生物膜反应器3、MBR膜生物反应器4分别对应设置于其中一个池体内。MBBR-MBR组合生物处理单元集成在一外壳内，便于模块化安装、就位，缩短施工周期。与传统的表层进水方式相比，每个池体采用底部进水方式,使污水混合更加充分、均匀。

其中，本发明的动物尸体无害化废水处理系统中的废水预处理单元、水解酸化单元、MBBR-MBR组合生物处理单元皆设置于地上。整套动物尸体无害化废水处理系统采用地上设置方式，方便各组成单元运输、模块化安装、就位。省去土建过程，占地面积小，施工周期短。

参照图1，本发明的动物尸体无害化废水处理系统还进一步设有污泥处理单元，污泥处理单元包括：污泥浓缩池、污泥均质池、板框压滤机等，污泥浓缩池与MBR膜生物反应器4经管道连接。

参照图1，利用本发明的动物尸体无害化废水处理系统处理废水的方法,包括预处理步骤、水解酸化步骤和生物处理步骤。

其中，预处理步骤包括：

S1、臭氧催化氧化，待处理废水泵提进入臭氧催化氧化反应器，经臭氧催化氧化，去除废水中的VOCs、部分COD、动物油脂等，并对废水进行杀菌消毒，利用臭氧使污水中的动物油脂以及难生物降解的有机物环状分子或长链分子部分断裂，使大分子物质变成小分子物质，进而改变难生物降解的有机物的结构，转化为易于生物降解的物质，提高污水的可生化性。

S2、活性污泥吸附，经步骤S1处理后的废水与活性污泥混合后从底部进入活性污泥吸附反应器，通过活性污泥吸附反应器内曝气对混合后污水进行搅拌，同时为活性污泥提供充足的溶解氧，保证污泥活性，提高污泥吸附效率，经活性污泥吸附，再次去除废水中的有机物及臭味。

S3、氨氮吹脱吸收，经S2处理后的沉淀上清液泵入氨氮吹脱吸收塔的调节箱，向待吹脱废水内添加氢氧化钠溶液，调节混合液的PH值至11.5-12，循环吹脱，去除氨氮，吹脱出的氨气经吸收塔吸收液吸收净化后排放，无二次污染；向吹脱后的废水内添加硫酸，调节混合液PH值至7-8。经氨氮吹脱，去除了废水中大部分氨氮，降低了废水氨氮浓度，避免了废水中高浓度氨氮对后续微生物的毒害或抑制作用。

其中，水解酸化步骤包括：

S4、水解酸化，预处理后的废水进入水解酸化反应器，在大量水解细菌、酸化菌作用下，废水中的非溶解态有机物被截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难以生物降解的大分子物质被转化为易于降解的小分子物质如有机酸等，从而改善废水的可生化性，降解速度大幅度提高，为后续生物处理奠定良好基础。

水解酸化后的废水进入MBBR-MBR组合生物处理单元，依次进入缺氧移动床生物膜反应器1、一级好氧移动床生物膜反应器2、二级好氧移动床生物膜反应器3、MBR膜生物反应器4，进行生物处理。其中，生物处理步骤包括：

S5、缺氧生物处理，水解酸化后的废水进入缺氧移动床生物膜反应器1，在缺氧移动床生物膜反应器1的进水室5中，废水与MBR膜生物反应器4回流的消化液混合，在缺氧条件和缺氧移动床生物膜反应器中反硝化菌的作用下，进行硝态氮的反硝化反应，去除废水中的部分含碳有机物和大量含氮有机物，搅拌器6不断搅拌，加强反硝化反应的进行。

S6、好氧生物处理，经过缺氧移动床生物膜反应器处理后的废水依次进入一级好氧移动床生物膜反应器2、二级好氧移动床生物膜反应器3中，曝气装置曝气，与随曝气流动的生物填料接触，在微生物作用下，去除废水中的大量含碳有机物和部分含氮有机物。其中，生物填料密度接近于水，轻微搅拌下易随水自由运动，具有较大的比表面积，适合微生物吸附生长。曝气时，两级好氧移动床生物膜反应器中的生物填料随着曝气在污水中不断翻滚、流动，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相，污水中的小分子有机物与附着在生物填料上的生物膜充分接触，通过生物填料寄存微生物不断将污水中的有机污染物氧化分解，去除污水中的有机污染物。作为微生物载体的生物填料，在水中不断发生碰撞和剪切，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。每个载体内外均具有不同的微生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了废水处理效果。

上述生物填料载体可采用复合聚乙烯材料，密度0.96-0.98g/cm³，比表面积220㎡/m³，由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，从根本上杜绝了生物池的堵塞可能，池容得到完全利用。

S7、MBR膜生物处理，经过两级好氧移动床生物膜反应器处理后的废水进入MBR膜生物反应器4中，与MBR膜生物反应器4中的硝化菌发生硝化反应，再次去除污水中的有机物及氮类物质；MBR膜生物反应器4的中层流化液回流到缺氧移动床生物膜反应器1，消化液回流为缺氧生物处理补充硝态氮，为反硝化反应提供了保障；由MBR膜7进行过滤，去除悬浮物，出水进入清水池，可直接回用作为冷却水、绿化用水等。

在上述MBR膜生物反应器4中，MBR膜冲洗曝气与活性污泥供氧曝气分别供给，两套曝气装置各自调节，充分保障了MBR膜生物反应器4内溶解氧量的稳定。在上述MBR膜生物反应器4中，通过MBR膜7对出水进行过滤，使活性污泥不随出水流失，实现了水力停留时间与污泥停留时间的分离，在池中形成超高浓度的活性污泥，使污染物分解彻底。

实际生产表明：采用上述方法处理动物尸体无害化产生的废水，有机污染物去除率高达98％，出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。与此同时，MBR膜生物反应器4产生的剩余污泥量极少，仅相当于传统活性污泥法的30-40％，对污泥处理的要求很低。参照图1，针对此剩余污泥，本发明的废水处理方法还进一步包括：

S8、污泥处理步骤，MBR膜生物反应器4中的剩余污泥进入污泥浓缩池，静置沉淀，沉淀后的上清液进入水解酸化反应器；沉淀后的污泥进入污泥均质池，向污泥均质池内加入絮凝剂例如PAM，絮凝后的污泥进入板框压滤机，压滤制得泥饼后可外运处理。