陳偉昌 楊灼成

（廣州市龍運博環(huán)保技術(shù)有限公司 廣東廣州 510640）

引言

生豬養(yǎng)殖在工業(yè)化、規(guī)模化、集約化發(fā)展?jié)M足市場消費的同時，也產(chǎn)生了大量高濃度的有機物、氨氮和磷的養(yǎng)殖污水，若不經(jīng)過妥善處理處置，這些污水排放后將會對我國水環(huán)境安全造成嚴重威脅[1][2]。目前，用于生豬養(yǎng)殖污水處理的常見的技術(shù)包括物理法（格柵、篩網(wǎng)、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(fā)酵等），而在實際應(yīng)用中多是將3 種技術(shù)結(jié)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(yōu)點，在生豬養(yǎng)殖污水處理系統(tǒng)中處于主導地位[4～6]。傳統(tǒng)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(yǎng)殖污水時，容易導致處理效果低下的問題。于是，在傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入具有特定功能的微生物的生豬養(yǎng)殖污水處理技術(shù)——DST 生物強化技術(shù)應(yīng)運而生[7][8]。

DST 生物強化技術(shù)（Bioaugmentation Technology）是指在生物處理工程系統(tǒng)中増設(shè)DST 生態(tài)因子發(fā)生裝置，定向培養(yǎng)具有特定功能的微生物（DST 復(fù)合高效微生物菌種），通過每日批次或連續(xù)投加DST 復(fù)合高效微生物菌種、營養(yǎng)物和基高效生物培養(yǎng)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(shù)可通過DST 生態(tài)因子發(fā)生裝置，向原有的污水水池中投加定向培養(yǎng)的具有特定功能的微生物，構(gòu)建某一特定環(huán)境微生態(tài)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(yīng)池進行間斷曝氣，提高氨氮硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)，提高氨氮的處理效果。另外，DST 生物強化技術(shù)還可根據(jù)不同的處理量和水質(zhì)狀況來調(diào)節(jié)菌群與體系之間的關(guān)系，使整套污水處理系統(tǒng)維持在一個長期穩(wěn)定的處理效果范圍之內(nèi)；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(qū)某生豬養(yǎng)殖場為例，介紹了DST 生物強化技術(shù)在生豬養(yǎng)殖污水中的應(yīng)用設(shè)計和運營效果，以期為珠三角地區(qū)相當規(guī)模的生豬養(yǎng)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(qū)一生豬養(yǎng)殖場生豬養(yǎng)殖污水處理工程。該生豬養(yǎng)殖場年產(chǎn)約8000 頭豬，污水處理工程設(shè)計規(guī)模 600 m3/d，生豬養(yǎng)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(yǎng)殖場的廢水混合形成，包括殘留豬糞尿液和養(yǎng)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(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》(GB18596-2001)[10]和《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084—2021）[11]中的水作物灌溉標準，污水處理設(shè)計規(guī)模及進水水質(zhì)如表1所示。

表1 污水站處理設(shè)計規(guī)模及進水水質(zhì)

2 處理技術(shù)和工藝參數(shù)

本項目污水處理采用“預(yù)處理+黑膜厭氧發(fā)酵+DST 生物強化技術(shù)+物化處理技術(shù)”聯(lián)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(gòu)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(jù)，即①當?shù)氐母黜椡獠績?nèi)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(zhì)；⑥污水出水指標要求；⑦技術(shù)成熟度，對水質(zhì)變化適應(yīng)性，出水穩(wěn)定性；⑧經(jīng)濟節(jié)能，電耗少；⑨造價低、占地少；⑩易于管理，操作方便，設(shè)備性能穩(wěn)定；環(huán)境協(xié)調(diào)，清潔生產(chǎn)。

本項目工程設(shè)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(jīng)過污水提升泵送至黑膜沼氣池進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵后進入DTS生物強化環(huán)節(jié)，生化出水自流進入絮凝反應(yīng)池，用堿中和調(diào)節(jié)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(yīng)形成絮體，在重力作用下流入斜管沉淀池實現(xiàn)固液分離，最后經(jīng)臭氧消毒后排放[12]。固液分離環(huán)節(jié)產(chǎn)生的糞渣直接外運至有資質(zhì)的單位進行無害處置，黑膜沼氣池發(fā)酵后產(chǎn)生的沼渣、DTS 生物處理產(chǎn)生的剩余污泥以及絮凝+沉淀產(chǎn)生的物化污泥經(jīng)排泥泵排入污泥干化池，污泥經(jīng)過干化后濾餅外運處置。 項目工程主要構(gòu)筑物如表2 所示。

圖1 工藝設(shè)計流程圖

表2 工程主要構(gòu)筑物一覽表（單位：m3）

2.1 糞污收集池

豬場的糞便和清洗養(yǎng)豬場形成的污水收集至糞污收集池，糞污收集池能調(diào)節(jié)污水進水量和進水水質(zhì)，保證后續(xù)絮凝、發(fā)酵等處理設(shè)施的連續(xù)穩(wěn)定運行。同時，污水在糞污收集池中得到攪拌混合預(yù)反應(yīng)，可穩(wěn)定污水中有機物的含量，提高后續(xù)厭氧的沼氣產(chǎn)量。收集池采用鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積60 m3，水力停留時間1h，地下式，設(shè)置1 座，附屬設(shè)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(shè)施，同時減少污水SS 濃度，提高后續(xù)厭氧去除效率。固液分離器池體采用磚混結(jié)構(gòu)，有效容積96m3，水力停留時間1h，設(shè)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(yīng)池[13]，它是一個全封閉式的厭氧反應(yīng)器，污水有機物在黑膜沼氣池內(nèi)微生物厭氧發(fā)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(jié)構(gòu)+HDPE 材料，有效容積14000m3，水力停留時間46d，地下式，設(shè)置1 座，附屬2臺隔膜排泥泵。與傳統(tǒng)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(chǎn)氣量高，超大貯氣容積可實現(xiàn)一體化貯氣，池底設(shè)排泥裝置能很好得實現(xiàn)排渣功能。

2.4 DST強化池

DST 強化池采用DTS 生物強化技術(shù)，通過在生物處理工程系統(tǒng)中増設(shè)DST 生態(tài)因子發(fā)生裝置，定向培養(yǎng)具有特定功能的DST 復(fù)合高效微生物菌種。該技術(shù)和傳統(tǒng)生化系統(tǒng)相比，能長期對原生化處理系統(tǒng)的沉淀活性污泥進行不斷地淘汰、接種、優(yōu)化、馴化，不斷地將新鮮菌種強化到原生化系統(tǒng)，從而對系統(tǒng)起到增效穩(wěn)定的作用。DST 強化池池體采用鋼混結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，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(yǎng)和活化載體以及控制曝氣來實現(xiàn)有機物的去除。首先，根據(jù)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(yǎng)和活化不同菌群的載體；其次，控制反應(yīng)池的曝氣裝置，實現(xiàn)好氧和厭氧反應(yīng)交替，以達到對氨氮的去除。池體采用土方結(jié)構(gòu)，有效容積12000m3，水力停留時間40d，地下式，設(shè)置1 座，附屬設(shè)備包括10 套深曝系統(tǒng)、2 臺循環(huán)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(fù)合微電解技術(shù)，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(yīng)時間，在同一個反應(yīng)池內(nèi)完成污水硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)，進而實現(xiàn)進一步脫氮目標。DST 深度處理生化池池體采用鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積3000m3，水力停留時間10d。

2.7 絮凝反應(yīng)池與沉淀池

經(jīng)過DST 深度處理生化池處理過后的污水加入堿經(jīng)過中和后，在重力作用下進入絮凝反應(yīng)池，在絮凝池中與投加的聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺發(fā)生混凝，由電動攪拌器充分攪拌混合后反應(yīng)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(qū)由傾斜蜂窩填料構(gòu)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(cè)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(jīng)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(jié)構(gòu)，有效容積18m3；沉淀池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積111m3，表面負荷0.5m3/（m2·h）。

2.8 臭氧系統(tǒng)

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(huán)節(jié)加裝臭氧消毒系統(tǒng)，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(wěn)定。實測2022 年8～9月進出水水質(zhì)，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(yǎng)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(zhì)檢測結(jié)果平均值

結(jié)論

本項目采用“預(yù)處理+黑膜厭氧發(fā)酵+DTS生物強化+物化”工藝對生豬養(yǎng)殖污水進行處理，處理效果穩(wěn)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(shè)計環(huán)節(jié)是DTS生物強化技術(shù)。該技術(shù)通過在生物處理工程系統(tǒng)中増設(shè)DST 生態(tài)因子發(fā)生裝置，定向培養(yǎng)具有特定功能的DST 復(fù)合高效微生物菌種。與傳統(tǒng)生化系統(tǒng)相比，該技術(shù)能長期對原生化處理系統(tǒng)的沉淀活性污泥進行不斷地淘汰、接種、優(yōu)化、馴化，不斷地將新鮮菌種強化到原生化系統(tǒng)，從而對系統(tǒng)起到增效穩(wěn)定的作用。