随着人们生活水平的提高,猪肉类食品需求大增。2016年,全国生猪出栏头数达到6.85亿,存栏数为4.36亿头,其中规模化猪场(年出栏500头以上)占比接近50%。生猪养殖日趋规模化、集约化,生猪养殖行业带来的环境问题越来越突出。针对规模化猪场产生的大量粪污废水,如何进行合理的处理处置成为了业界难题。猪场废水往往具有高化学需氧量(COD)、高氨氮(NH3-N)、高悬浮固体(SS)、恶臭味大等特性,不经过处理直接排放不仅会污染地表、地下水体,还会污染大气、土壤等环境要素,对于环境的污染会最终威胁到人类社会的正常生产、生活和人的身心健康。在众多处理模式中,以厌氧产沼-沼液生化处理(厌氧/好氧组合)为特征的集中生化处理达标排放是万头规模猪场应用最为广泛的工艺。然而厌氧消化后的沼液仍具有高污染物浓度特性,在后期生化阶段的处理效果普遍不理想,工艺运行经常出现异常状况。导致这一问题产生的原因是什么,信息仍十分有限。因此,本研究以一批猪场废水进行厌氧消化得到的不同消化时间的猪场沼液作为研究对象,采用序批次活性污泥法(SBR)工艺对其进行批次处理,对比分析各SBR处理出水水质的变化情况,并针对各处理产生的效果差异进行了包括C/N、NH3-N毒性、颗粒态COD可生化性、DOM变化等影响因素的研究,以了解沼液难以生化处理达标的内在原因。研究表明:(1)猪场废水在厌氧消化过程中,有机物得到大量削减,COD去除率达到64.5%,其中溶解性COD(SCOD)相对于颗粒态COD的削减效果更为明显。然而,厌氧消化工艺对猪场废水中的TN和NH3-N几乎没有削减,且由于有机氮的氨化作用,体系中的NH3-N还略有上升。经过45 d的完全厌氧消化,猪场废水的C/N大幅下降,COD/NH3-N由初始值13.65下降至4.25。猪场废水在厌氧消化过程中pH上升,碱度有明显增加。另外,厌氧消化反应对猪场废水中SS的沉降性能有明显的影响,适中的厌氧消化时间有利于沼液SS的沉降,从而减轻后续处理工艺的负荷、提升净水效果。(2)猪场废水前期的厌氧消化时间的对猪场沼液后续生化处理的效果影响较大。在厌氧消化前以及厌氧初期(<14d),猪场废水(沼液)进入SBR的运行效果较好,出水水质较为稳定;猪场废水达到厌氧消化反应的高峰期(14d)再进入SBR处理阶段,前期运行效果较好,但后期会出现出水水质恶化的现象,系统难以维持稳定的运行;当猪场废水达到厌氧消化后期(有机物消化殆尽),出水沼液进入SBR处理的运行效果最差,在不降低COD负荷的情况下,生化处理工艺几乎丧失净水能力。(3)猪场沼液C/N低的特性是影响后续生化处理效果的主要因素之一。在生物脱氮中的反硝化过程碳源不足,硝化过程消耗的碱度无法通过反硝化得到弥补,系统pH下降,出水水质恶化,在没有外加碳源以及碱度调节的措施下,生化系统无法长期稳定运行。另外,猪场废水经过厌氧消化后C/N大幅降低,后续生化处理中,在不降低活性泥COD负荷的情况下,活性泥的NH3-N的负荷过高,其中游离态NH3-N容易造成活性泥中有机物降解菌及生物脱氮功能菌的活性抑制,系统污水净化能力下降。试验表明,当体系pH处在6.5～8.0以及NH3-N浓度控制在50～200 mg·L-1范围内时,活性泥中微生物不会受到游离氨抑制。(4)不同厌氧消化时间的猪场沼液中SCOD在好氧生化处理中能得到一定降解,但颗粒态COD则几乎没有去除。研究表明,猪场沼液中存在于悬浮固体中的颗粒态COD难以水解进入液相,并且有机颗粒物也难以通过与絮状活性泥结合共沉淀的方式达到去除目的。另外,随着厌氧消化时间的延长,猪场沼液的溶解性有机物(DOM)的芳香性增强、憎水性有机物占比增大以及腐殖酸类物质明显增多,这些表征结果一致表明,随着厌氧消化时间的延长,沼液中可溶性有机物的可生物降解性也会明显下降。综上,猪场废水厌氧消化液难以生化处理的主要原因在于消化液低C/N特性和高浓度的SS。此外,厌氧消化液中高NH3-N浓度产生的活性泥活性抑制以及水溶性有机物结构更趋稳定并有类腐殖酸物质的形成也是不可忽视的因素。