畜禽养殖废水是一种高浓度有机废水,具有高化学需氧量(COD)、高悬浮物(SS)、高氨氮(NH4-N)等特点,尽管含有大量植物生长所需的养分,但存在体积大,运输、贮存困难,不能及时消纳利用的问题,易造成二次污染。养殖废水的处置与利用是养殖场污染治理的重点。本文针对畜禽规模养殖场污水产生量大、难处理的问题,在对江苏省9家规模养殖场的粪水处理方式进行充分调研的基础上,开展了猪场沼液多级过滤、纳滤膜浓缩及氨氮高效回收组合工艺技术研究,并且充分利用膜浓缩后浓缩液和滤出液的温度和pH值升高的特性,进行了高温条件下的氨氮吹脱工艺参数优化及效果研究,以期为沼液的膜浓缩处理工程实践提供技术支撑。主要研究结果如下:(1)规模养殖场调研发现,清粪工艺对畜禽废水的理化性质影响巨大,以猪场为例,干清粪工艺可有效降低养殖废水的污染物含量,而水泡粪工艺所产生的废水各污染物浓度是干清粪工艺的2-3倍;对养殖污水进行固液分离已在所调研的各个养殖场得到普遍应用,其中奶牛场固液分离主要采用螺旋挤压机和卧式离心机,卧式离心机对SS、COD和总氮(TN)的分离效果最好,去除率能够达到61.84%、45.86%和29.79%;螺旋挤压机对SS的去除率较高,但TN、总磷(TP)的去除率仅有26.41%和8.97%左右;而猪场以斜板筛为主,其分离效率与其孔径度密切相关,孔径越小分离效率越高,80目斜板筛下TP、SS和氨氮的去除率分别为47.65%、42.83%和24.57%,而30目斜板筛对TP、SS和氨氮的去除率仅有20.02%、19.72%和12.35%。(2)采用自然沉降可有效降低沼液的悬浮物(SS)含量,最佳沉降时间为1d,SS浓度从6008mg/L降低至3710mg/L,去除率达38.25%,通过对沼液上清液进行悬浮物的粒径分析表明100-250μm大颗粒物质已基本沉降完全,上清液粒径主要集中在10-30μm;同时自然沉降对COD、TP也有较好的去除效果,沉降1d后去除率能够达到39.98%、36.54%,但是对TN和氨氮去除率仅有19.98%和8.74%。(3)选取了石英砂、火山岩及火山岩+石英砂三种滤料对自然沉降后的沼液进行过滤,结果表明:石英砂滤料对SS的去除效果较好,SS浓度由3710mg/L降低为2437mg/L,去除率达到34.34%,但对氨氮的去除率较低(仅6.21%);火山岩滤料因有丰富的孔道结构与离子交换能力对氨氮的去除果较好,氨氮含量从1096mg/L降低至9306mg/L,去除率达到15.14%,但是对SS的去除率仅有16.93%;而火山岩+石英砂组合滤料对SS和氨氮都有较好的去除效果,SS和氨氮的去除率分别为25.25%和10.40%。因此将两种滤料共同用于沼液的前段预处理,既能去除沼液中固体颗粒物预防膜污染,又能减少沼液中氨氮的含量,降低后续高温氨吹脱的处理成本。(4)为了获得较好的沼液膜浓缩工艺技术参数,本研究构建了纳滤膜浓缩小试试验平台,通过膜前后压力差和膜通量随浓缩倍数的变化情况确定了沼液的最佳浓缩倍数为6倍,浓缩6倍后,沼液体积缩减了 5/6,N、P、K浓度分别提高了 2.06倍、3.10倍和3.70倍。此外,研究过程中发现浓缩液、滤出液的温度和pH值都有较大变化,其中浓缩液温度由原来的6℃增加至35.1℃,pH从7.62上升至8.13,滤出液温度为24.6℃,pH为8.23,这些变化特性为后续采取高温条件下氨吹脱效果研究奠定了基础。(5)为了解决沼液浓缩液中高氨氮易造成氮素损失和膜浓缩后滤出液尚未达到畜禽养殖场排放标准的问题,本研究从养分资源回收角度,并结合沼液直接氨吹脱因调节pH值和增温造成的成本大幅上升问题,充分利用经纳滤膜浓缩处理后温度和pH值均大幅上升的优势,对沼液浓缩液和滤出液进行了高温氨吹脱+柠檬酸吸附研究。结果表明,高温氨吹脱的最佳条件为:温度65℃,气液比3000,在此吹脱条件下吹脱3.5h浓缩液氨氮浓度由1333mg/L降低至58mg/L,去除率达到95.65%,而吹脱2h滤出液氨氮从581mg/L降低为52mg/L,达到畜禽养殖业排放标准(GB18596-2001)要求。与沼液直接氨吹脱相比,经纳滤膜浓缩后的沼液进行高温氨吹脱,每立方米的废水处理成本可降低3元。吹脱出的氨气以柠檬酸溶液吸收,所得产品柠檬酸铵是一种高品质肥料可产生一定的经济效益。