水热预处理对猪粪厌氧消化及沼液生态安全性的影响

为进一步提高猪粪在厌氧消化过程中水解性和产甲烷性能,同时增加猪粪沼液还田利用途径的生态安全性,该研究采用水热的方式对猪粪进行预处理,探究了不同温度（70、90、120、150和170 ℃）水热预处理对猪粪的理化特性和厌氧消化产甲烷性能的影响,并对其沼液的生态安全性进行评估。结果表明,不同温度水热处理30 min条件下,猪粪SCOD（Soluble Chemical Oxygen Demand,溶解性化学需氧量）增加了3.9%～43.6%;经150 ℃水热处理后的猪粪获得最高的产甲烷量(398±40) mL/g（以VS计算,Volatile Solid,挥发性固体）,相对于未经处理猪粪的产甲烷量显著提高了5.6%（P<0.05）。猪粪经150 ℃水热预处理和厌氧消化后的沼液中重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd含量均满足《农用沼液（GB/T 40750-2021）》的限量要求;粪大肠杆菌的含量满足《粪便无害化卫生要求（GB7959-2012）》;土霉素大幅度降低,恩诺沙星、磺胺嘧啶和诺氟沙星的含量均低于检测限。因此,适当的水热预处理（150 ℃）不仅能够提高猪粪的厌氧消化产甲烷性能,并且能够进一步加强粪污无害化处理和降低沼液还田利用的环境风险。     

猪粪水热预处理和厌氧消化条件下的典型抗生素降解性能

畜禽养殖过程中排泄的粪污中残存大量抗生素给环境带来潜在风险。为进一步了解水热预处理和厌氧消化对畜禽粪污中典型抗生素降解变化特征,同时明晰抗生素与产甲烷性能的相关性,以猪粪为研究对象,考察了不同温度（70、90、120、150、170℃）水热预处理对3种抗生素（磺胺嘧啶、土霉素和恩诺沙星）的消减作用,研究了3种抗生素在中温厌氧消化过程中的降解规律及其对产甲烷性能的影响。结果表明,磺胺嘧啶和恩诺沙星在70℃水热处理条件下100%去除,而土霉素在90℃水热处理条件下100%去除;3种抗生素的去除率随着厌氧消化时间的延长而逐渐增加,恩诺沙星在厌氧消化5d基本达到100%的去除;土霉素在厌氧消化15d基本达到100%去除,而磺胺嘧啶在厌氧消化30d去除率达52.9%;厌氧消化过程中磺胺嘧啶的去除率随着起始浓度的增加而降低,低浓度组（SDZ-1、SDZ-2和SDZ-3）在前12d均能够完全降解,高浓度组SDZ-4和SDZ-5在厌氧消化36d后的去除率分别为65%和71%。此外,猪粪中磺胺嘧啶为5~150mg/kg范围内,未见对猪粪厌氧消化产甲烷性能产生负面影响作用,厌氧消化累积沼气和甲烷产量与磺胺嘧啶浓度呈负线性相关（R2=0.9546和R2=0.8654）。因此,水热预处理和厌氧消化对猪粪中磺胺嘧啶、土霉素和恩诺沙星具有明显的消减作用,可为后续水热预处理耦合厌氧消化处理含抗生素粪污的研究提供数据支撑。     

芦竹青贮特性及其对厌氧消化性能的影响研究

青贮是一种传统的青绿饲料作物贮存方法,逐渐地被应用于沼气化原料的贮存。以能源作物芦竹为原料,探讨两个不同时间收获（早收、晚收）芦竹在未添加尿素和尿素辅助青贮90d过程中的化学组分变化及其后续厌氧消化产甲烷性能。结果表明：早收芦竹中水溶性碳水化合物（WSC）质量分数为2.80%（干基）,青贮干物质（DM）损失率为8%,而尿素辅助使青贮DM损失降低了28.0%,木质素降解率提高了101.3%,且后续厌氧消化累积甲烷产量提高了25.6%;晚收芦竹中WSC质量分数为4.94%（干基）,青贮与尿素辅助青贮的DM损失率均保持在1%左右,但尿素辅助使青贮90d过程中乳酸累积产量增加了237.5%,木质素降解率提高了43.8%,厌氧消化累积甲烷产量提高了17.4%。因此,早收芦竹WSC含量低而不利于青贮,尿素辅助能有效降低芦竹青贮DM损失和提高后续产甲烷性能。