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伴随我国的畜禽养殖业大力向规模化和集约化发展,大中型沼气工程在实现废物的资源化利用的同时,也随之产生了大量的沼液,严重制约了大中型沼气工程的可持续发展。鉴于沼液有高氮磷、低C/N、高浓度难降解有机物等特点,同时受限于养殖场缺少足够土地消纳沼液的现状,采用工厂化工艺和高附加值工艺相结合,是处理畜禽养殖场所产生的大量沼液的必然选择。SBBR和BAF工艺已广泛运用于处理工业污水、生活污水,并取得了较好的处理效果,积累了丰富的试验理论和工程实例。本研究采用SBBR-BAF组合工艺深度处理人工配制沼液,考察了SBBR-BAF组合工艺的可行性,并且优化工艺参数以提高沼液深度处理的效果。在此基础上,采用组合工艺在奶牛养殖场对经鸟粪石沉淀和氨吹脱后的实际沼液进行了现场中试试验,主要的研究结果有:(1)SBBR工艺对沼液的处理试验采用逐步提高进水负荷的方式,历时2个月完成了对SBBR反应器活性污泥的挂膜驯化,培养驯化结束时,填料上形成了1.5mm左右的生物膜,对COD、NH4+-N、TP的去除率达到75%以上。通过反应参数优化试验,确定SBBR工艺的运行参数为:进水(15min)→曝气/好氧(8.0h)→缺氧/厌氧(3.5h)→出水(15min),27℃,4.5~5mg/L。SBBR对人工配制沼液的COD、氨氮、TP的去除率分别到达89.32%~93.08%、74.41%~88.98%、69.71%~81.41%。SBBR的周期试验表明,SBBR在8.0h的好氧反应时间内,对COD、氨氮、TP可以达到较好的处理效果,NO3--N和NO2--N的变化方式也证明了反应器发生了同步硝化反硝化的反应。污染物质指标除了氨氮外,其余均未达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596征求意见稿)的要求。事实证明,单一的SBBR工艺难以达到处理排放要求,还需进一步强化处理。(2)SBBR工艺与SBR工艺的对比试验SBR反应器采用和SBBR反应器相同的运行参数,即运行工况为进水15min→曝气/好氧8.0h→搅拌/缺氧/厌氧3h→沉淀30min→出水15min,温度为27℃,DO为4.5~5mg/L。分别考察两组反应器的污染物去除性能对于进水C/N、p H的响应。试验证明,在不同的进水C/N,SBBR反应器对COD、氨氮、TP的处理效果变化波动小于SBR反应器,且COD的去除效果明显优于SBR反应器,对氨氮和TP的去除效果则差异不大。进水p H的变化对于两组反应器中污染物去除效果影响类似,但SBBR反应器的出水污染物对进水p H的变化有更好的稳定性,且对氨氮的去除效果明显优于SBR反应器,COD和TP的去除效果则差异不大。SBBR反应器比较于SBR反应器,对进水的p H,C/N变化有着更好的适应性,污染物去除率更高,处理效果更加稳定。(3)SBBR-BAF工艺对沼液处理的模拟研究采用晒干的牛粪沼渣所制作的生物质炭,作为BAF反应器的填料。考察SBBR-BAF工艺对于人工配制沼液COD、氨氮、TP的去除效果。试验证明,在进水COD、氨氮、TP浓度分别为3980~4460、91.20~99.58、17.10~19.2mg/L时,SBBR-BAF工艺在15个周期的试验中,出水COD、氨氮、TP浓度分别为165~260、2.14~6.73、0.45~2.09mg/L,出水的氨氮、TP浓度已经达到了GB18596征求意见稿的要求,COD浓度达到GB18596-2001的排放标准的要求。(4)SBBR-BAF工艺对沼液处理的的中试试验SBBR采用小试试验的运行参数,BAF工艺采用间歇运行,在奶牛养殖场,SBBR-BAF工艺对经鸟粪石结晶和氨吹脱后的沼液进行深度处理。组合工艺的处理规模为0.5m3/d。试验证明,进水沼液的COD、氨氮、TP浓度在3600.00~4600.00、60.38~82.48、18.08~22.22mg/L。经SBBR-BAF工艺处理后的COD、氨氮、TP浓度为200.00~300.00、9.32~11.28、3.86~6.88mg/L,均已达到GB18596-2001的排放要求,其中氨氮达到其征求意见稿的要求。SBBR-BAF工艺深度处理沼液的出水可以达到相关的排放标准要求,并具有较好的稳定性和较强的抗冲击负荷能力。可以为大中型沼气工程的沼液处理提供技术支撑。