畜禽养殖业产生的污染已成为中国农村地区面源污染的主要来源之一，既影响养殖产业自身的可持续发展，也给环境带来了极大的压力。特别是在全面建设小康环保社会主义新农村的新形势下，各级政府对此十分重视，并在政策及资金等方面对畜禽养殖污染治理技术研究和工程建设上予以大力扶持。 本研究主要针对辽宁省规模化畜禽养殖场污染现状，结合畜禽养殖污染治理示范工程建设，开展畜禽粪污沼气化工程技术研究，开发北方高寒地区畜禽粪便沼气化关键技术，为解决辽宁省乃至我国北方地区畜禽养殖污染问题，推进农业废物能源化、资源化利用，实现国家节能减排目标提供技术支撑。 本研究以高效厌氧发酵技术研究为主，在对影响厌氧消化的主要因素进行分析的基础上，采用改进型USR厌氧反应器对猪粪污和牛粪污进行处理，以温度、pH以及禽畜粪便负荷等作为调控参数，研究其对沼气、沼渣、沼液产生量及其成分的影响，分析各因素对改进型USR厌氧反应器处理畜禽粪污的影响程度。 研究表明： 1)pH、VFA是改进型USR厌氧反应器的重要控制指标，pH宜控制在6.8～7.2之间，碱度应控制在2000mg/L以上，出水VFA值宜控制在25～30mmol/L范围内； 2)改进型USR中温(35～38℃)处理猪场废水具有运行费用低、进料含固量高、产气量大、有机负荷高等特点。改进型USR处理猪粪污的适宜水利停留时间为17天，进料的含固量在12.08％时，反应器最高容积负荷达到4.9kgCOD/(d·m3)，COD去除率为57％，产气速率为2.55m3/(m3·d)，猪粪便的产气率为0.359m3/(kg干猪粪)，并且产生的沼气甲烷含量高，有着很好的经济价值，虽然COD去除率仅为57％，但厌氧发酵产物沼液和沼渣在农业生产中均进行了有效的综合利用，所以不存在二次污染问题。改进型USR中温处理牛粪污的适宜水利停留时间为17天，进料的含固量在7.75％时，反应器最高容积负荷达到2.36kgCOD/(d·m3)，产气速率为1.44m3/(m3·d)，牛粪便产气率达到0.31m3/(kg干牛粪)，但其COD去除率及产生的沼气甲烷含量均低于处理猪粪实验的结果，产生的沼液沼渣营养成分也低于猪粪，这也是由于牛粪和猪粪的特性不同所产生的不同结果。 此外，通过对小试实验结果的分析和对国内外工程经验的总结归纳，提出了北方地区畜禽粪便沼气化工程关键工艺控制参数，确定了示范工程采用沼气发电的工艺路线，并依据小试实验数据给出了示范工程的工艺设计参数及调试方案。示范工程应用中将经过预处理的畜禽粪污置于改进型的USR反应器中，粪污经厌氧消化后转换成高质量的生物燃气(沼气)和优质肥料(沼液、沼渣)，沼气通过热电联供装置转换成电能和热能输出，电能送入电力网，热能供给USR反应器，用于其增温保温，沼液、沼渣作为优质肥料还田施用。 本论文研究成果可为政府管理部门及企业解决养殖污染问题提供技术支撑，对解决规模化畜禽养殖污染治理，特别是解决北方地区畜禽养殖污染问题，推进社会主义新农村建设有着重要的技术指导意义。