DST 生物強化技術在生豬養殖污水中的應用

陳偉昌 楊灼成

（廣州市龍運博環保技術有限公司 廣東廣州 510640）

引言

生豬養殖在工業化、規模化、集約化發展滿足市場消費的同時，也產生了大量高濃度的有機物、氨氮和磷的養殖污水，若不經過妥善處理處置，這些污水排放后將會對我國水環境安全造成嚴重威脅[1][2]。目前，用于生豬養殖污水處理的常見的技術包括物理法（格柵、篩網、沉淀、過濾等）、化學法（氧化還原、中和、電解等）和生物法（活性污泥法、生物膜法、發酵等），而在實際應用中多是將3 種技術結合使用[3]。而生物法以其消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著優點，在生豬養殖污水處理系統中處于主導地位[4～6]。傳統生物法由于存在微生物活性容易受到抑制的局限性，因此在處理有機物含量較高的生豬養殖污水時，容易導致處理效果低下的問題。于是，在傳統生物處理系統的基礎上，引入具有特定功能的微生物的生豬養殖污水處理技術——DST 生物強化技術應運而生[7][8]。

DST 生物強化技術（Bioaugmentation Technology）是指在生物處理工程系統中増設DST 生態因子發生裝置，定向培養具有特定功能的微生物（DST 復合高效微生物菌種），通過每日批次或連續投加DST 復合高效微生物菌種、營養物和基高效生物培養液，以達到提高廢水處理效果的一種工藝方法[9]。DST 生物強化技術可通過DST 生態因子發生裝置，向原有的污水水池中投加定向培養的具有特定功能的微生物，構建某一特定環境微生態體系，且具有較強專一性，能有效去除水中大量的有機物；同時，通過控制時間對反應池進行間斷曝氣，提高氨氮硝化反應與反硝化反應，提高氨氮的處理效果。另外，DST 生物強化技術還可根據不同的處理量和水質狀況來調節菌群與體系之間的關系，使整套污水處理系統維持在一個長期穩定的處理效果范圍之內；還可增強污泥沉降性，有效消除污泥膨脹，減少污泥量，整個工藝流程簡單、管理方便、造價低。本文以珠三角地區某生豬養殖場為例，介紹了DST 生物強化技術在生豬養殖污水中的應用設計和運營效果，以期為珠三角地區相當規模的生豬養殖場污水達標處理提供參考借鑒意義。

1 工程概況

本項目為珠三角地區一生豬養殖場生豬養殖污水處理工程。該生豬養殖場年產約8000 頭豬，污水處理工程設計規模 600 m3/d，生豬養殖場污水主要是由生豬糞便（以固體形式為主）和日常清洗養殖場的廢水混合形成，包括殘留豬糞尿液和養殖場的清潔用水，污染物以化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）為主。污水出水執行《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596-2001)[10]和《農田灌溉水質標準》（GB5084—2021）[11]中的水作物灌溉標準，污水處理設計規模及進水水質如表1所示。

表1 污水站處理設計規模及進水水質

2 處理技術和工藝參數

本項目污水處理采用“預處理+黑膜厭氧發酵+DST 生物強化技術+物化處理技術”聯合工藝。但在選定處理工藝流程的同時，還需要考慮與工藝互為制約、互為影響的各處理單元構筑物的形式。污水處理工藝流程的選定，主要以11項因素作為依據，即①當地的各項外部內部條件；②土木建筑工程造價；③處理工藝運行費用；④污水的處理量；⑤污水進水水質；⑥污水出水指標要求；⑦技術成熟度，對水質變化適應性，出水穩定性；⑧經濟節能，電耗少；⑨造價低、占地少；⑩易于管理，操作方便，設備性能穩定；環境協調，清潔生產。

本項目工程設計流程如圖1 所示，糞便、尿液和清洗污水聚入地下糞污收集池，再自流進入固液分離器，固液分離后的污水經過污水提升泵送至黑膜沼氣池進行厭氧發酵，發酵后進入DTS生物強化環節，生化出水自流進入絮凝反應池，用堿中和調節至堿性，再進入混凝池同時聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，由電動攪拌器充分攪拌混合后反應形成絮體，在重力作用下流入斜管沉淀池實現固液分離，最后經臭氧消毒后排放[12]。固液分離環節產生的糞渣直接外運至有資質的單位進行無害處置，黑膜沼氣池發酵后產生的沼渣、DTS 生物處理產生的剩余污泥以及絮凝+沉淀產生的物化污泥經排泥泵排入污泥干化池，污泥經過干化后濾餅外運處置。 項目工程主要構筑物如表2 所示。

圖1 工藝設計流程圖

表2 工程主要構筑物一覽表（單位：m3）

2.1 糞污收集池

豬場的糞便和清洗養豬場形成的污水收集至糞污收集池，糞污收集池能調節污水進水量和進水水質，保證后續絮凝、發酵等處理設施的連續穩定運行。同時，污水在糞污收集池中得到攪拌混合預反應，可穩定污水中有機物的含量，提高后續厭氧的沼氣產量。收集池采用鋼混結構，有效容積60 m3，水力停留時間1h，地下式，設置1 座，附屬設備包括污水提升泵和攪拌機。

2.2 固液分離器

固液分離的目的在于分離污水中摻雜的豬糞等大顆粒固體，防止其堵塞管路，損害處理設施，同時減少污水SS 濃度，提高后續厭氧去除效率。固液分離器池體采用磚混結構，有效容積96m3，水力停留時間1h，設置2 套固液分離機。

2.3 黑膜沼氣池

黑膜沼氣池是用黑色的高密度聚乙烯膜（HDPE）材料將底部和頂部密封而形成的反應池[13]，它是一個全封閉式的厭氧反應器，污水有機物在黑膜沼氣池內微生物厭氧發酵作用下生成沼氣，從而有效降解化學需氧量。黑膜沼氣池采用土方結構+HDPE 材料，有效容積14000m3，水力停留時間46d，地下式，設置1 座，附屬2臺隔膜排泥泵。與傳統地埋式沼氣池相比，黑膜沼氣池施工簡單方便、造價低，工藝流程簡單、運行維護方便，停留時間長、出水效果好，PE膜材料抗拉強度高、抗老化及耐腐蝕性能強、防滲效果好，PE 膜吸熱性能好、產氣量高，超大貯氣容積可實現一體化貯氣，池底設排泥裝置能很好得實現排渣功能。

2.4 DST強化池

DST 強化池采用DTS 生物強化技術，通過在生物處理工程系統中増設DST 生態因子發生裝置，定向培養具有特定功能的DST 復合高效微生物菌種。該技術和傳統生化系統相比，能長期對原生化處理系統的沉淀活性污泥進行不斷地淘汰、接種、優化、馴化，不斷地將新鮮菌種強化到原生化系統，從而對系統起到增效穩定的作用。DST 強化池池體采用鋼混結構結構，有效容積900m3，水力停留時間3d。

2.5 DST微生物選擇塘

DST 微生物選擇塘的工作原理是利用不同時間投放不同菌群培養和活化載體以及控制曝氣來實現有機物的去除。首先，根據運營時間，在不同的時間段定期向選擇塘中投放不同的用于培養和活化不同菌群的載體；其次，控制反應池的曝氣裝置，實現好氧和厭氧反應交替，以達到對氨氮的去除。池體采用土方結構，有效容積12000m3，水力停留時間40d，地下式，設置1 座，附屬設備包括10 套深曝系統、2 臺循環泵、10 套曝氣機、2 臺排泥泵、3 臺提升泵。

2.6 DST深度處理生化池

DST深度處理生化池采用復合微電解技術，快速定向選擇處理效率高、專屬性高的微生物種群，通過控制反應時間，在同一個反應池內完成污水硝化反應與反硝化反應，進而實現進一步脫氮目標。DST 深度處理生化池池體采用鋼混結構，有效容積3000m3，水力停留時間10d。

2.7 絮凝反應池與沉淀池

經過DST 深度處理生化池處理過后的污水加入堿經過中和后，在重力作用下進入絮凝反應池，在絮凝池中與投加的聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺發生混凝，由電動攪拌器充分攪拌混合后反應形成絮體，在重力作用下流入斜管沉淀池。斜管沉淀池利用層流原理，沉淀區由傾斜蜂窩填料構成系列沉淀層，絮體在各沉淀層中相互運動并分離，之后在斜管底側表面積聚成薄泥層，依靠重力作用滑回泥渣懸浮層，由排泥管排入污泥干化池，污泥經過干化后濾餅外運處置。斜管沉淀池利用了層流原理，提高了沉淀池的處理能力；縮短了顆粒沉降距離，從而縮短了沉淀時間；增加了沉淀池的沉淀面積，從而提高了處理效率。絮凝池采用鋼筋砼結構，有效容積18m3；沉淀池采用鋼筋砼結構，有效容積111m3，表面負荷0.5m3/（m2·h）。

2.8 臭氧系統

臭氧體系具有強氧化性，是一種廣譜速效殺菌劑，對各種病菌有很好的殺滅效果。本項目工程處理工藝在最后環節加裝臭氧消毒系統，氧化去除污水中的芽孢、病毒等抵抗力較強微生物，以保證污水排放的生物安全性。

3 運行效果

本項目已運行一年，目前運行狀況基本正常，保持每日運行，處理水量穩定。實測2022 年8～9月進出水水質，出水能夠達到GB18596-2001 和GB5084—2021 中的水作物灌溉標準；CODcr、BOD5、SS、NH3-N 和TP 的 去 除 率 分 別 達 到99.37%、99.73%、98.28%、99.54% 和99.1%，具體情況如表3 所示。本生豬養豬污水處理工程總投資311 萬元，運行費用包括電費、藥劑費、菌劑費和維修費，其中電費1.67 元/t 水，藥劑費0.60 元/t 水，菌劑費0.30 元/t 水，維修費0.05元/t 水，合計2.62 元/t 水。

表3 進出水水質檢測結果平均值

結論

本項目采用“預處理+黑膜厭氧發酵+DTS生物強化+物化”工藝對生豬養殖污水進行處理，處理效果穩定良好。污水中CODcr、BOD5、SS、NH3-N 和TP 的 去 除 率 分 別 為99.37%、99.73%、98.28%、99.54%和99.1%，出水能夠達到GB18596-2001 和GB5084—2021 中的水作物灌溉標準。

本項目處理工藝中最重要的設計環節是DTS生物強化技術。該技術通過在生物處理工程系統中増設DST 生態因子發生裝置，定向培養具有特定功能的DST 復合高效微生物菌種。與傳統生化系統相比，該技術能長期對原生化處理系統的沉淀活性污泥進行不斷地淘汰、接種、優化、馴化，不斷地將新鮮菌種強化到原生化系統，從而對系統起到增效穩定的作用。