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中国农村面源污染的主要来源之一是集约化畜禽养殖业产生的大量的畜禽粪便，既造成了环境的污染也危害着人们的身体健康。随着环境友好型社会的建设，各级政府在政策和资金等方面上对治理畜禽养殖业污染都极力支持。发展高效新型沼气厌氧反应器，不但可以控制对环境的污染，还能节约有机资源，变废为宝。本研究对USR反应器进行改进，在其内部填充纤维载体，开发厌氧生物膜消化反应器（USR-AF），开展规模牛场粪污的厌氧发酵处理研究。本研究的主要内容是内部填充的纤维载体对USR反应器处理牛粪粪污性能的改善及其影响因素的研究，同时，也对USR沼气工程应用于某奶牛养殖场所产生的温室气体减排能力进行了评价研究。通过实验和理论研究，可以得到如下结论：USR和USR-AF反应器在产气量、沼气中的甲烷含量的平均值分别为56.645m3、61.034m3和65.6%、66.1%。USR与USR-AF反应器TS和VS的去除率平均值分别为8.46%、13.27%和16.88%、18.48%。USR和USR-AF反应器溶解性COD和溶解性总磷含量的去除率平均值分别为4.39%、16.18%和-3.14%、6.13%。USR-AF反应器相对于USR反应器处理牛场废水具有进料总固体（TS）去除率高、降解有机物能力强、产气量大、甲烷含量高等特点，有着明显的优越性，加设的生物填料在USR反应器中起到了积极的作用。USR与USR-AF反应器的内部温度与产气量之间有显著的线性相关性，并根据内部温度与产气量建立了一元线性回归方程，根据回归方程对两个反应器在相同温度下产气量的数值进行了比较，得出在相同温度下USR-AF反应器产气量较高，并且对方程的准确性进行了检验。得出了在USR反应器内部设置生物膜填料对改善USR反应器的抗温度冲击性能、同等温度的产气量上来看都体现出了较好的效果。在小型CDM项目的开发过程中，有时单一小项目方法学不能满足整个项目开发过程的需求。针对某养殖场的具体情况采用了AMS.I.C和AMS.III.D方法学共同分析该小型CDM项目，本CDM项目每年温室气体的减排量为1283.22tCO2当量，按照国际碳交易市场的价格出售每年可以获得约12.83万元的经济效益。实验牛场USR和USR-AF反应器沼气损失量的平均值分别为4.14%和4.12%，说明该养殖场厌氧反应器存在沼气的泄漏问题。通过USR-AF和USR反应器在实验期间总产气量为610.34m3和566.45m3，计算出USR和USR-AF反应器的回收甲烷替代燃煤供热所产生的甲烷排放CO2当量BEHeat值分别为1.267t和1.365t，如果忽略反应器沼气的损失量，USR和USR-AF反应器的BEHeat值分别为1.322t和1.424t。证明了，USR-AF反应器代替传统的USR反应器在项目实际运用中可以获得更多的减排量，能更加充分的利用可再生资源，提高项目的收益率。综上所述，USR-AF反应器能够更加充分的利用可再生能源，有着姣好的抗温度冲击的性能和产气水平，而且还具有姣好的减排能力等优点，所以在USR沼气工程的使用中应优先选择USR-AF反应器。本文针对某奶牛养殖场沼气工程进行的研究，目的是推进养殖场粪污的能源化和资源化利用，为养殖场新能源利用模式和节能减排工作提供技术支撑。