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浓稀分流：开启猪场粪污厌氧-好氧处理系统效能提升新路径

一、引言

1.1研究背景

随着人们生活水平的不断提高，对猪肉的需求量日益增长，这推动了养猪业的规模化、集约化发展。然而，猪场粪污的产生量也随之急剧增加。据相关统计数据显示，一头存栏猪日均产生粪污约5公斤，一个千头猪场日排粪污量可达5吨。大量的猪场粪污若处理不当，会对环境造成严重的污染，成为环境污染的重要来源之一。

猪场粪污中富含大量的有机物质、氮磷等营养元素以及各种病原微生物。随意堆放的猪粪会散发刺鼻恶臭，滋生大量蚊虫和病菌，严重影响养殖场周围居民的生活环境，尤其是在夏季，臭味更加浓烈。同时，猪粪中含有的铜、锌等重金属元素，平均含量分别为40.8mg/kg和262.4mg/kg（以鲜重计量），这些重金属会随着雨水冲刷渗入地下，污染土壤和地下水，对生态环境造成长期的危害。猪场产生的废水若未经处理直接排放，其中的氮、磷等物质会导致水体富营养化，使水质恶化，影响水体的正常功能，对水生生物的生存造成威胁。而且，养猪业产生的高硝酸盐污染过的地下水对人体健康有害，特别是摄入硝酸盐可能导致婴儿高铁血红蛋白血症。养殖场排放的粪污在处理不当时，还会产生大量的温室气体，如二氧化碳、甲烷等，这些气体可使气候变暖，从而引发酸雨。联合国粮农组织（FAO）在《LivestocksLongShadow》报告中指出，畜牧业产生的温室气体量占排放总量的18%，其中猪场粪污的排放是重要贡献源之一。

目前，传统的猪场粪污处理方式存在诸多问题。一些养殖场采用简单堆积或直接排放的方式处理粪污，露天堆积的粪污不仅会散发难闻气味，还会在雨水冲刷下，导致其中的污染物渗入土壤和水体，造成环境污染。部分养殖场采用人工清理和运输粪污的方式，效率低下，难以实现日产日清，粪污长时间堆积会增加处理难度，甚至引发二次污染。而现有的一些处理技术，如直接采用沼气发酵工艺进行厌氧消化处理，由于规模化猪场冲洗水量大，使得猪场粪便污水浓度不是很高，总固体（TS）在1%左右，总氮（TN）含量在0.1%左右。水量大导致升温保温困难，只能采用常温沼气发酵工艺，处理负荷低，沼气产量低，特别是冬季几乎不产沼气，全年平均池容产气率只有0.3m3/m3?d左右，这使得沼气发酵装置容积大，投资高。另外，沼液中氮磷养分含量低，利用价值低，还田利用困难，只有经过后处理以后达标排放。而对厌氧消化后的高氮低碳的猪场废水进行好氧后处理时，效果都比较差，COD去除率仅10%-40%，TKN去除率47.2%-64.6%，NH??-N去除率68.7%，55%-57.3%，不能满足排放标准。其好氧后处理效果差的关键问题是由于其低BOD?高NH??-N，不能满足反硝化作用所需的碳源，因此反硝化作用弱，硝化作用消耗的碱度不能得到回补，致使处理系统“酸化”，微生物性能恶化。加碱或添加外源有机物质虽然是人们通常采用的改进方法，但是这大大增加了处理设施、运行费用和操作强度，在工程上难以实施。基于此，一些研究者放弃厌氧前处理，直接进行好氧处理。尽管直接进行好氧处理能取得较好的有机污染物和NH??-N去除效果，但是由于猪场粪便污水的污染物浓度很高，采用好氧工艺进行直接处理时，一般需要对污水进行稀释或采用较长的水力停留时间（HRT），两者都会加大反应器容积和供氧能耗，对原污水进行稀释，还会增加因稀释水所致的成本。因此，迫切需要一种经济、高效、可靠的猪场粪污处理利用技术，以解决当前猪场粪污处理面临的困境。

1.2研究目的与意义

本研究旨在深入探究浓稀分流对猪场粪污厌氧-好氧处理系统的影响，通过系统的实验研究和数据分析，明确浓稀分流在猪场粪污处理过程中的作用机制和效果，为猪场粪污处理提供科学的理论依据和可行的实践方案。

在理论方面，目前对于猪场粪污处理的研究虽然众多，但关于浓稀分流对整个处理系统的综合影响的研究还相对较少。本研究将通过考察浓稀分流比对污染物在浓污水和稀污水中分布的影响、对浓污水甲烷产量的影响以及对浓污水沼液和稀污水混合液好氧处理的影响等多个方面，填补这一领域在理论研究上的部分空白，丰富和完善猪场粪污处理的理论体系。

在实践应用方面，基于浓稀分流的厌氧-好氧组合工艺研究成果，有望为猪场提供一种更经济、高效、可靠的粪污处理方法。该工艺既能改善沼气发酵效率，解决因污水量大导致的升温困难、产气效率低的问题，又能解决沼液好氧后处理效果差的难题。通过优化处理工艺，降低处理成本，提高处理效率，减少对环境的污染，有助于推动养猪业的可持续发展，实现经济效益和环境效益的双赢。这对于解决当前猪场粪污处理面临的困境，提高猪场的环保水平，促进畜牧业的健康发展具有重要的现实意义。同时，本研究的成果也