根据农业部刊发的《全国草食畜牧业发展规划(2010-2020年)》,我国畜牧业产品呈现增长趋势、标准化养殖规模稳步推进,因此以厌氧发酵技术为核心的沼气工程也得到广泛应用和推广。沼气工程在产生沼气的同时,会产生大量的沼液,沼液中COD、SS含量高,且富含氮、磷、钾、有机酸、腐殖酸等植物生长所需的营养物质。现阶段的常规处理方式,如沼液还田,受储存和运输条件的限制,且沼液中营养成分浓度低等因素,无法广泛推广;采用诸如A/O法、SBR法、SBBR法、BAF等的一种或多种生化组合工艺,以达标排放为目的,因沼液B/C比值低、C/N/P比值失调,项目建设受气温影响大、占地面积大,周期长,且无法回收利用沼液中有用物质,也面临诸多难题。本论文提出了由五种膜技术组成的五级膜处理集成工艺,进行沼液减量化、无害化、资源化的研究;搭建了沼液处理的五级膜组合处理试验装置,进行了大量的试验研究和数据分析。研究的结果表明:(1)陶瓷膜采用200nm孔径,出水浊度可控制在2.5NTU以下,起到了很好的去除悬浮物的作用,为整个工艺的稳定性提供了保证。(2)经过组合工艺的处理,沼液由近乎黑色浑浊液体变为接近无色澄清透明,出水COD可降到140mg/L以下,氨氮降到8mg/L以下,总磷降到3mg/L以下,均符合《畜禽养殖业污染物排放标准GB18956-2001》中的要求,也达到了本试验设定的目标。(3)陶瓷膜、纳滤膜对氨氮的去除效果不理想;由于沼液pH偏碱性,以游离形式存在,在工艺组合中截留率最高的碟管式反渗透膜(DTRO)对氨氮的去除率未能超过85%以上,故出水无法达到排放标准要求,因此采用了强疏水性的中空纤维脱气膜对氨氮进行去除,试验结果表明,脱气膜对氨氮具有非常好的去除效果,去除效率达到99.0%。(4)多级膜组合工艺实现将沼液中不同成分分离,分别得到1#浓缩液(悬浮物为主)、2#浓缩液(大分子腐殖酸及大分子有机物,可用于配置腐殖酸类肥料)、3#浓缩液(小分子有机物为主,可用作叶面肥的配置原料)、4#铵盐溶液(磷酸铵盐,与上述高倍浓缩的大分子腐植酸及大分子有机物或高倍浓缩的小分子有机物复配制成氮磷肥)。(5)以现场大量试验数据为依托,设计300吨/天工程项目方案,计算工程设备的运行成本,直接运行成本包括人工费、电费、药剂费合计约42.18元/m3,为工程项目的经济性提供参考依据。