2015年,全国生猪出栏已达7.08亿头,存栏4.51亿头,2014年年出栏500头以上的规模养殖比重达到41.8%,提供大量畜禽产品的同时,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、高污染负荷(COD、NH3-N、TP含量高)、携带致病菌和恶臭等特点,排入水体后不仅会污染地表、地下水体,还会污染大气、土壤,带来一系列的环境污染问题,危害人类和动物健康。近年来,国内外的大量学者和实地工程对猪场废水的处理技术做了大量的研究应用。猪场废水的物化处理法主要包括固液分离、吸附法、离子交换法等,生物处理法主要包括好氧生物处理、厌氧生物处理及厌氧—好氧组合处理3类,自然处理法主要包括人工湿地、氧化塘等。但是目前猪场废水的处理效果仍不理想,各种处理技术单独应用很难达标处理,联合应用时又存在工艺流程和处理周期长、费用高、后期脱氮碳源和碱度不足等缺陷,因此在研究清楚猪场废水处理目前存在的问题和原因的基础上,进而有针对性地改进和研发工艺技术仍是一项迫切而艰巨的任务。为此,本文针对上述关键问题进行了系统的研究。得到的主要研究结论如下:(1)水冲粪规模化猪场废水经过固液分离后COD、NH3-N、TP含量仍很高,最高达11 290、1 044和148.1 mg·L-1,而传统厌氧反应器短时间的厌氧消化大部分去除的是废水中可溶性COD,沼液可生化性变差,传统沼气池没有充分发挥消减COD的功效。常规二级生化处理后二沉池出水NH3-N、TN和TP分别为37.9～108.7、179.1～203.4和20.1～41.6 mg L-1,不能稳定达标,后接CASS工艺进一步处理后,出水TP浓度超标、色度深。猪场废水常规固液分离-厌氧产沼-多级生化处理仍难达标。(2)猪场废水常规生化处理完全达标困难的主要原因在于进入水处理系统的依附在SS中的“惰性”COD、氮和磷浓度较高,妨碍了其降解或转化。因此,将沼气工程的侧重点从能源利用转变为废水处理同时兼顾生物质能源化,研发在前端快速高效去除SS和“惰性”污染物再进行生化处理的改进工艺,能有效提高处理效果、缩短周期和降低成本。(3)利用生物聚沉除渣-生物氧化工艺对规模化猪场废水进行处理,效果显著。生物聚沉沉降效果优于化学调理,且去除几乎全部SS,同时有机物和氮、磷大量消减。沉淀浓缩粪污再经生物聚沉处理后比阻值大幅下降至(0.3～0.5)× 1012 m.kg-1,脱水性能提高95%以上,经中试压滤脱水除渣后压滤粪污成饼状,含水率下降至56.49%,压滤水水质基本能够达到常规二级生化处理水平,出水除NH3-N外,SS、COD和TP浓度均已达标。压滤水仅需经24 h的SBR生物氧化处理就能够使出水水质完全达标,与原处理工艺15～20d的处理周期相比,大大缩短了处理时间及工艺流程。(4)利用人工湿地技术对不具备完善生化处理设施、设备的散户猪场废水生物聚沉除渣工艺后产生的较低浓度废水进行后续处理。MSL型垂直流人工湿地对模拟废水及猪场废水的处理效果优于普通垂直流人工湿地。基质中还原性物质(铁屑、木屑)的去除对MSL型湿地有较大影响,MSL型(不加还原物质)湿地的处理效果是所有湿地中处理效果最好的,运行后期出水COD、NH3-N、TN及TP浓度分别为80～100、70～85、80～110和0.3～1.0 mg L-1,去除率分别为 85%、45%～50%、35%～55%和90%～98%,且运行最为稳定。猪场废水经过生物聚沉除渣及MSL型(不加还原物质)湿地处理后,对COD、NH3-N和TP的总去除率分别为92.77%、70.15%和98.04%,处理效果好。因此,利用在前端快速、高效回收废水中SS和“惰性”污染物的生物聚沉工艺,再联合SBR法和人工湿地法分别处理规模化猪场和小型猪场废水,不但能缩短工艺流程和处理周期,还能同时兼顾废水中营养物质的回收和资源化利用,从而提高处理效果、降低处理成本。本论文的研究成果可为许多从事类似废水处理工程的人员和业主改进、优化现有工艺、提升我国猪场废水处理水平提供依据和借鉴。