养殖粪污是造成农村面源污染的重要来源。随着工农业的发展及养殖业的集约化、规模化程度的扩大,添加剂在养殖过程中的使用越来越平凡。在猪的饲养过程中适量添加微量元素铜可促进猪的生长并增强猪对疾病的抵抗能力,但过量的微量元素会随排泄物进入环境并积累造成严重的土壤重金属污染,通过食物链最终危及人体健康。目前铜污染及潜在风险已受到国家的高度关注。针对养猪行业铜污染与控制,本文开展了以下研究:(1)在重庆市不同区域不同规模的几个养猪场采取随机取样的方式对铜在养殖粪污中的赋存形态与残留特性行了分析研究,探讨了粪污中的铜在常规工艺过程中形态的变化以及对环境的影响。研究对象包括:1)不同种类猪的粪便:仔猪、肥育猪、母猪的鲜粪;2)水样:固液分离机后的废水和沼渣、沼液;3)饲料:仔猪、肥育猪、母猪的饲料;4)堆肥前与堆肥后的粪样。提出了从源头控制铜污染的几个方法。(2)对猪场产生的废水进行了除铜的预处理实验,比较了氢氧化钙、PAC、PFS对废水中铜的去除以及钝化效果,确定了该方法的最佳混凝剂选择及用量,搅拌强度等工艺参数。(3)对猪粪进行了化学沥浸的实验。完成了沥浸时间、沥浸固体浓度、沥浸酸种类对沥浸效果影响的实验,并分析了沥浸液对后续处理的影响。并对化学沥浸的实际应用进行了探索主要的研究结果如下:(1)各取样点饲料中铜的含量与粪便中铜的含量均为仔猪>肥育猪>母猪。采用连续提取形态分析显示,虽然仔猪猪粪中有效形态的铜所占比例较肥育猪与母猪低,但含量较大,因此对环境产生的威胁可能最大。(2)废水中的铜经过沼化工艺后会富集在沼渣中,沼渣中铜的赋存形态与猪粪相比更为稳定,且沼化后的沼液中Cu的浓度远远低于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准0.5mg/L,因此可不进一步处理。(3)源头控制铜污染的措施:1)有机铜添加剂取代硫酸铜;2)各种添加剂的均衡配比;3)饲料中铜的严格控制。(4)PAC(聚合氯化铝)、PFS(聚合硫酸铁),氢氧化钙均能钝化废水中的铜,预处理能达标;采用Ca(OH)2时,投加量为15mg/L能使废水达标排放(<0.5mg/L)。搅拌强度对Cu的去除率基本没有影响,因此可以采用水力混合的方式。(5)对猪粪的最佳化学沥浸反应时间为3h。采用盐酸进行沥浸时,肥育猪与母猪的猪粪中Cu的沥浸效果优于仔猪。对于化学沥浸法来说,粪便固体浓度越高,越不利于重金属的沥出,因此化学沥浸可以采用较低的固体浓度。沥浸液的COD,NH3-N,TP随着沥浸pH的降低而有所增加。形态研究表明,只有当pH小于2.5时,粪铜形态才会有较大变化,交换态和碳酸盐结合态会增多,控制pH在2.5~5.5进行沥浸,能降低粪铜中交换态和碳酸盐结合态的含量;实际沥浸中,沥浸时间较实验室短,20min即可完成沥浸;实际中,猪粪中的铜在搅拌的情况下更容易悬浮于溶液中,使得沥浸率较大。(6)根据研究成果,铜的控制可以从总铜去除的角度考虑,也可以从铜钝化的角度考虑,据此提出了两套粪污铜处理工艺流程。