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随着我国农业产业结构的调整，规模化、集约化畜禽养殖业得到快速发展。近10年来.全国年生猪出栏量从6.61亿头上升到7.08亿头，500头以上规模化猪场增加了19.6万家，占比接近50％。我国畜禽养殖模式正在迅速由分散养殖向专业化、规模化养殖转变，但也带来了大量粪污废水处理的问题。这类废水往往具有排水量大、污染负荷(COD、氨氮、总磷含量高)高的特点，是重要的环境污染源。在处理猪场废水的众多模式中，厌氧产沼一生化处理(A/O，A2O，SBR等)达标排放是农地有限的大中型猪场常采用的主要处理工艺和模式。但采用这些常规二级生化处理COD，氨氮和总磷都很难稳定达标，需要大大延长生化处理单元并采用化学混凝才能勉强达标。为有效处理这些含高氨氮浓度的猪场粪污废水，一些养殖场采用常规二级生化处理与高级氧化等物化处理相结合的方式。但付出高昂处理成本后，其效果如何?影响其处理效果的因数具体是什么?仍鲜有报道。为此，本文以广东惠州某出栏5万头生猪的规模化猪场污水处理设施(典型的二级生化处理.高级氧化组合工艺，日处理规模300-500吨)为对象，通过3个多月的实地调查和试验验证，探讨该工艺的处理效果、经济成本、以及影响因素，为针对性地提出基于提高规模化猪场废水处理效率、缩短处理流程、降低处理成本的新处理工艺提供科学依据。得到的主要研究结论如下:
(1)猪场粪污废水有机物含量高，COD、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)最高达15875、1680、1838和1022mg·L-1。经常规A/O生化处理后其出水COD、NH3-N、TP含量仍有646.9～1593、130～573、43.5～103.2mg·L-1，废水无法达标排放，需进一步物化处理。通过芬顿高级氧化耦合化学混凝处理后，出水COD和P含量可稳定达标，但氨氮含量仍在150mg·L-1以上，明显超标。同时该工艺运行成本高，直接运行成本达17.8元/t，其中物化处理段成本占85％。
(2)猪场粪污废水处理难以达标的主要原因在于废水中悬浮物固体(SS)含量太高，使水中COD和P大都以颗粒态形态存在，而溶解性COD或P则相对较少，相对较难生化完全。废水中COD和TP的去除率与SS去除率显著相关(相关系数分别为r=0.9481和r=0.9306)，NH3-N和TN的去除则与SS去除之间无显著相关性(相关系数分别为t=0.3588和r=0.4043)，降低废水SS浓度在有助于水中COD和磷的去除同时也可去除部分N。利用Fenton耦合化学混凝工艺处理猪场废水时，SS浓度为其中的重要影响因数之一。在废水SS浓度从0逐渐上升至2000mg·L-1的过程中，Fenton氧化对废水中COD的去除率逐渐下降，从59.16％逐渐降低至26.46％，而对于氨氮和磷的去除无明显差别，此过程中NH3-N和TP的平均去除率分别为19％和90％。同时，在Fenton处理过程中，药剂投加成本与进水初始SS含量存在一定的关系。当废水SS浓度不同时，要取得相同的Fenton处理效果(相同COD含量)，需要投加的硫酸亚铁量亦不相同，初始COD含量与硫酸亚铁投加量之间的模拟方程为Y=0.0006*X-0.3648(R2=0.9939)。另外，化学药剂的外源添加还会产生额外的化学污泥.延长工艺路线。
(3)猪场废水氨氮难以处理达标的另一原因在于硝化反应时常常没有足够的碱度，即曝气池pH值较低，维护人员专业知识不够，未能很好调节pH。pH值过低会抑制硝化反应的进行，降低氨氮去除率，无法使水中的氨氮完全转化为硝态氮或亚硝态氮。养猪场污水处理站曝气池的pH应维持在7.5～8.0之间，这将更有利于氨氮的去除。另外，在没有反硝化的情况下，单一的硝化过程会造成硝态氮的积累，同时碱度得不到回补。不利于硝化反应的持续进行。在采用不同碱性物质调节曝气池pH值生物过程中，通过测定水质指标(COD、NH3-N、TN、TP)发现，NaOH和消石灰两种处理对于废水中N和COD的去除无明显差别，而在对磷的去除过程中，投加消石灰可去除更多的磷，其去除率比NaOH处理约高16％，主要是因为Ca2+与磷生成磷酸盐沉淀而被大量去除。在考虑经济成本的情况下，利用消石灰调节废水pH成本更低，每吨废水处理成本仅为1.02元。
因此，对于采用环保达标型污水处理设施的规模化猪场，为快速使猪场粪污废水处理达标，在前端应通过沉砂或深度除渣快速去除废水中的SS，使溶解性养分占主要部分的废水进入生化池。同时增加反硝化部分，构成硝化一反硝化系统，碱度得到回补的同时可使硝态氮被转化分解，降低废水TN含量。若需要还可适当投加消石灰以提高硝化池废水pH值，加快氨氮的去除;提高二沉池沉降效果，降低进入物化单元(Fenton+化学混凝)废水的SS，可降低处理成本，减少污泥产生量。本论文的研究成果可为优化和改进现有工艺、提升我国猪场废水处理水平提供依据和借鉴。
(1)猪场粪污废水有机物含量高，COD、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)最高达15875、1680、1838和1022mg·L-1。经常规A/O生化处理后其出水COD、NH3-N、TP含量仍有646.9～1593、130～573、43.5～103.2mg·L-1，废水无法达标排放，需进一步物化处理。通过芬顿高级氧化耦合化学混凝处理后，出水COD和P含量可稳定达标，但氨氮含量仍在150mg·L-1以上，明显超标。同时该工艺运行成本高，直接运行成本达17.8元/t，其中物化处理段成本占85％。
(2)猪场粪污废水处理难以达标的主要原因在于废水中悬浮物固体(SS)含量太高，使水中COD和P大都以颗粒态形态存在，而溶解性COD或P则相对较少，相对较难生化完全。废水中COD和TP的去除率与SS去除率显著相关(相关系数分别为r=0.9481和r=0.9306)，NH3-N和TN的去除则与SS去除之间无显著相关性(相关系数分别为t=0.3588和r=0.4043)，降低废水SS浓度在有助于水中COD和磷的去除同时也可去除部分N。利用Fenton耦合化学混凝工艺处理猪场废水时，SS浓度为其中的重要影响因数之一。在废水SS浓度从0逐渐上升至2000mg·L-1的过程中，Fenton氧化对废水中COD的去除率逐渐下降，从59.16％逐渐降低至26.46％，而对于氨氮和磷的去除无明显差别，此过程中NH3-N和TP的平均去除率分别为19％和90％。同时，在Fenton处理过程中，药剂投加成本与进水初始SS含量存在一定的关系。当废水SS浓度不同时，要取得相同的Fenton处理效果(相同COD含量)，需要投加的硫酸亚铁量亦不相同，初始COD含量与硫酸亚铁投加量之间的模拟方程为Y=0.0006*X-0.3648(R2=0.9939)。另外，化学药剂的外源添加还会产生额外的化学污泥.延长工艺路线。
(3)猪场废水氨氮难以处理达标的另一原因在于硝化反应时常常没有足够的碱度，即曝气池pH值较低，维护人员专业知识不够，未能很好调节pH。pH值过低会抑制硝化反应的进行，降低氨氮去除率，无法使水中的氨氮完全转化为硝态氮或亚硝态氮。养猪场污水处理站曝气池的pH应维持在7.5～8.0之间，这将更有利于氨氮的去除。另外，在没有反硝化的情况下，单一的硝化过程会造成硝态氮的积累，同时碱度得不到回补。不利于硝化反应的持续进行。在采用不同碱性物质调节曝气池pH值生物过程中，通过测定水质指标(COD、NH3-N、TN、TP)发现，NaOH和消石灰两种处理对于废水中N和COD的去除无明显差别，而在对磷的去除过程中，投加消石灰可去除更多的磷，其去除率比NaOH处理约高16％，主要是因为Ca2+与磷生成磷酸盐沉淀而被大量去除。在考虑经济成本的情况下，利用消石灰调节废水pH成本更低，每吨废水处理成本仅为1.02元。
因此，对于采用环保达标型污水处理设施的规模化猪场，为快速使猪场粪污废水处理达标，在前端应通过沉砂或深度除渣快速去除废水中的SS，使溶解性养分占主要部分的废水进入生化池。同时增加反硝化部分，构成硝化一反硝化系统，碱度得到回补的同时可使硝态氮被转化分解，降低废水TN含量。若需要还可适当投加消石灰以提高硝化池废水pH值，加快氨氮的去除;提高二沉池沉降效果，降低进入物化单元(Fenton+化学混凝)废水的SS，可降低处理成本，减少污泥产生量。本论文的研究成果可为优化和改进现有工艺、提升我国猪场废水处理水平提供依据和借鉴。