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

作     者：陈理 马艳芳 张紫嘉 朱丹阳 柳珊 董仁杰 CHEN Li;MA Yanfang;ZHANG Zijia;ZHU Danyang;LIU Shan;DONG Renjie

作者机构：中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学烟台研究院烟台264670 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第S02期

页      面：260-269页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：山东省自然科学基金项目(ZR2020QE240) 

主　　题：猪粪 厌氧消化 水热预处理 抗生素 甲烷 

摘      要：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5 d基本达到100%的去除;土霉素在厌氧消化15 d基本达到100%去除,而磺胺嘧啶在厌氧消化30 d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12 d均能够完全降解,高浓度组SDZ-4和SDZ-5在厌氧消化36 d后的去除率分别为65%和71%。此外,猪粪中磺胺嘧啶为5~150 mg/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(R^(2)=0.9546和R^(2)=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。