我国是世界畜禽养殖第一大国，由其带来的环境污染问题日益得到重视，而 以生猪养殖废水为代表的畜禽废水则是其中的重点污染源。针对猪场废水的处理 现状和需求，本论文研发了短流程的“磁混凝-序批式膜生物反应器(Sequence Membrane Bioreactor, SMBR)”组合工艺，考察磁混凝预处理效果、组合工艺处 理效果等，并据此在中试规模成功实现基于短程生物脱氮技术的 SMBR 工艺处 理生猪养殖废水。针对猪场消化液的水质特征与厌氧氨氧化细菌培养特点，研究 快速富集厌氧氨氧化活性污泥的培养方法以及利用其处理消化液的启动、处理效 果、污泥形态等内容；提出以厌氧氨氧化为主的混合生物脱氮工艺，并采用基于 回流硝酸盐浓度的碳源投加策略与好氧区间歇曝气策略，为厌氧氨氧化工艺处理 消化液的工程应用提供科学支撑。主要研究结论如下：

    (1) 开发了基于短程生物脱氮的生猪养殖废水短流程处理工艺与设备

      集成开发的磁混凝-SMBR 组合工艺可高效处理生猪养殖废水，猪场废水氨 氮、总氮、有机物、和总磷等浓度依次为 1031.35、1201.55、11507.35 和 152.49mg/L， 经处理后，其出水浓度依次为 7.12、32.33、340.32 和 33.21 mg/L，去除率可分别 达到 99.31%、97.31%、97.04%和 78.22%，其中氨氮和有机物出水浓度达到《畜 禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)；综合考虑运行成本与去除效果，优 化了磁混凝操作参数，其中聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和磁粉的投加量分别为 0.5 g/L、2 mg/L 和 1 g/L；中试规模 SMBR 可稳定处理生猪养殖废水，进水氨氮、总 氮和有机物平均进水浓度分别为 740、887 和 9377 mg/L，平均出水浓度为 10、 31 和 332 mg/L，去除率依次为 98.6%、96.5%和 96.5%，其中总氮处理效果优于 A 2 /O 工艺，具有短流程、高效脱氮、稳定运行等优势，处理生猪养殖废水的应用 前景广阔。

       (2) 实现了厌氧氨氧化工艺处理生猪养殖废水

       通过动态调整进水负荷以及控制进水溶解氧浓度，利用 UASB 富集厌氧氨 氧化菌属。结果证明，UASB 对配水总氮平均去除率为 82%，平均去除负荷达到 0.84 kg/(m³·d)，厌氧氨氧化菌 Ca. Kuenenia 相对丰度则可以达到 48.8%；厌氧氨 氧化-气提反应器运行受温度影响较大。前期对猪场消化液总氮去除率在 65%左 右，其中厌氧氨氧化途径去除占比为 92%，反硝化途径去除总氮占比为 8%；后 期反应器总氮去除率在 57%左右，其中厌氧氨氧化途径去除占比为 61%，反硝化 途径去除总氮占比为 39%；由于反应器内部流速在不同分区存在急剧变化，其可 以导致松散絮体污泥粒径变小，结构愈发松散，但是对于颗粒污泥而言，反应器 内部流态变化更能增强颗粒污泥的结构稳定性。

      (3)开发了基于厌氧氨氧化的混合生物脱氮工艺，并据此在工程规模上成功

       实现了猪场消化液的高效处理 提出由反硝化和厌氧氨氧化构成的混合生物脱氮工艺，开发了基于回流硝酸 盐浓度的碳源投加和间歇曝气控制策略，在工程规模上成功实现了基于厌氧氨氧 化的混合生物脱氮工艺高效处理猪场厌氧消化液。当猪场消化液的氨氮、总氮和 有机物平均进水浓度分别为 373、454 和 1074mg/L，其出水浓度依次为 30、75 和 194mg/L，去除率分别为 91.95%、83.48%和 81.9%，厌氧氨氧化脱氮占比高达 78%。Candidatus Brocadia 是该工艺中检测到的唯一厌氧氨氧化细菌，其整体相 对丰度由第一阶段的 0.76%提高至第二阶段的 1.85%，氮转移相关功能基因 hzo、 hzsA 和 nirS 的相对丰度分别增加了 1.78、42.25 和 2.05 倍。吨水处理能耗由第 1 阶段的 1.93 kW·h/m³降低至第 2 阶段的 0.9 kW·h /m³，其单位脱氮能耗由 4.18 kWh/kg N 降低到 2.57 kW h / kg N，降幅分别高达 53.3%和 38.5%，并无需外加 碳源。