随着农业科学技术的发展,畜牧场规模越来越大,集约化程度越来越高,养殖过程中的粪污排放总量大幅度上升,厌氧发酵后形成的沼液造成了严重环境污染,制约了规模化养殖的发展,但同时沼液又富含氮、磷、钾、腐殖酸、活性酶等养分,对沼液进行养分回用具有重要意义。本研究以广东省汕尾市某规模化养猪场沼液为研究对象,利用自制改性淀粉絮凝剂(MSF)对沼液进行预处理,优化絮凝工艺条件,结合光学散射絮凝度测定仪(iPDA)对沼液絮凝过程的动态监测、絮凝液的Zeta电位测量、红外光谱和电镜扫描探讨絮凝机理,再利用响应曲面法优化总氮、氨氮、钾、总磷和腐殖酸等养分透过超滤膜、纳滤膜浓缩的条件,探讨超滤-纳滤膜耦合技术对营养成分的浓缩效果,初步识别膜污染机理,为开发沼液的膜浓缩回用技术奠定基础。主要结论如下:(1)改性淀粉絮凝剂的最佳絮凝反应条件为:改性淀粉絮凝剂投加量30.00 mg/L、pH7.70,此时浊度和SS的去除率分别为69.67%和82.96%;在初始阶段,带负电荷的胶体颗粒通过电中和作用迅速附着在阳离子改性淀粉絮凝剂表面;在后期阶段,桥连聚集和卷扫(网捕)作用使胶体颗粒和絮体聚集在一起,形成非常紧凑和稳定的絮体结构而沉降。(2)以营养成分的透过率为考核指标,采用Box-Behnken响应曲面法(BBD)优化沼液浓缩的超滤工艺条件,沼液初始温度和操作压力的适当提升有利于增大超滤的膜通量,控制沼液pH 5.00、温度35.00℃、操作压力0.35 MPa时,总氮、氨氮、钾离子、总磷、腐殖酸的透过率分别达到92.13%、89.24%、90.58%、88.36%、90.17%。(3)以营养成分的浓度浓缩倍数为考核指标,采用中心设计响应曲面法(CCD)优化沼液的纳滤膜浓缩的工艺条件,在中性条件(pH=7.00)下,沼液初始温度为32.5℃、操作压力为0.65 MPa、体积浓缩倍数为8.00倍时,总氮、氨氮、钾离子、总磷、腐殖酸浓缩倍数分别达到5.51倍、4.33倍、4.86倍、5.73倍、6.12倍。(4)采用红外光谱、三维荧光(EEM)测试、荧光区域积分、扫描电镜和能谱分析对受污染膜进行污染因子分析发现,超滤膜主要受芳胺类化合物(芳香族蛋白质)和有机磷化合物的污染,纳滤膜主要受腐殖酸类和微生物代谢产物类的污染。