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集约化畜牧养殖业产生的大量畜禽粪污，严重危害到了水体、大气、土壤等环境系统。养殖场对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，发展高效厌氧反应器，建设沼气工程，是目前实现养殖业节能减排以及优化能源结构的重要途径，有利于实现我国温室气体减排目标。本文主要完成以下三方面的研究：1）对传统的USR反应器进行改造，在其内部安装生物填料，得到USR-AF反应器，研究不同反应器厌氧发酵处理畜禽粪便的运行效果；2）通过对案例牛场沼气项目运行过程中相关指标的监测，计算沼气项目的温室气体减排量，为今后养殖企业进入碳交易市场进行碳排放交易提供基础数据；3）从节水和减排角度考虑，设计发酵实验，研究挤奶间废水对厌氧发酵过程的影响,探讨挤奶间废水作为厌氧发酵原料稀释废水的可行性。通过实验研究，可得出以下结论：（1）试验发酵罐启动运行四个月后均完成启动期，开始进入稳定期，产气量以及发酵液各项指标变化稳定。启动期，1#、3#、5#罐发酵液TS浓度分别为9.21%、9.20%、9.31%，VS浓度为5.62%、5.64%、5.78%，1#、3#罐发酵液TS、VS浓度比5#罐低一些，可能是由于USR-AF反应器安装的生物填料对发酵原料固体的截流作用；发酵液COD去除率为32.77%、40.71%、32.04%，3#罐降解有机物的能力较强，消化效率高；TP去除率为38.42%、42.86%、35.60%，USR-AF反应器TP去除率相比USR反应器较高。稳定期，1#、3#、5#罐发酵液TS浓度分别为8.06%、8.01%、7.97%，VS浓度为5.31%、5.21%、5.27%，TS、VS浓度相差不大；发酵温度分别为31.67℃、33.41℃、34.47℃；COD去除率为57.75%、57.23%、61.58%，温度可通过对发酵微生物细胞内酶活性的影响，进而影响微生物的生长速率以及对基质的代谢速率，5#罐稳定期发酵温度较高，因此COD去除率高于其他两座发酵罐；TP去除率分别为46.45%、43.84%、44.24%；稳定期产气量分别为9.77m~3/d、9.25m~3/d、9.80m~3/d，1#、5#罐产气效率明显高于3#罐，而3#罐发酵微生物活性不高，其TP去除率相比其他两座发酵罐也较低。通过在USR反应器中安装适量的厌氧填料以及聚氨酯保温材料，得到新型USR-AF反应器（3#罐），具有启动性好、稳定性较高的特性。添加大量的生物填料或保温材料聚氨酯（1#、5#罐），对于改善稳定期厌氧发酵运行效果的作用明显，都能增强发酵微生物活性，提高发酵罐产气效率和运行稳定性。（2）本文根据方法学AMS-I.C和AMS III.D共同分析小规模牛场的沼气项目。主要通过两种方法计算案例养牛场沼气项目的减排量，即理论减排量和监测减排量，其结果分别为1238.96tCO2e、756.26tCO2e。根据方法学AMS-III.D监测方法学的规定以及实际情况分析，不同方法计算的减排量结果中较小值即为核准的项目减排量，因此案例牛场沼气项目碳减排量为756.26tCO2e，以每吨碳减排量的交易价格为10欧元计算，每年可获得的额外减排收入超过七万元人民币，这将有利于改善沼气项目内部的经济性。（3）利用批量式发酵实验，研究挤奶间废水对厌氧消化产气性能的影响。结果表明，以挤奶间废水作为沼气发酵原料稀释水，对发酵启动和产气情况有一定的影响。经过22天的发酵过程，添加废水以及稀释256倍后的废水作为发酵原料稀释水的发酵罐产气量较大，分别为5527ml、5963ml，但发酵启动时间相比对照组较长；添加蒸馏水作为发酵原料稀释水的发酵罐启动时间短，产气峰值高，但产气量较低，仅为4070ml。挤奶间废水经过静置沉淀后作为发酵原料稀释水是可行的。但是为了提高发酵运行的安全性，应该进一步了解挤奶间废水的性质，有关外排废水对厌氧发酵的启动性能、运行稳定性、产气效果等影响，还需要进行更完善的研究。