【摘要】：集約化養(yǎng)殖帶來的雞糞污染問題日趨嚴峻。厭氧消化是降低、消除雞糞污染,實現(xiàn)其資源化利用的有效途徑,但規(guī)�；B(yǎng)雞中普遍添加抗生素,通過糞便進入環(huán)境后,不僅嚴重威脅生態(tài)平衡和公共健康,還制約著雞糞厭氧消化的工程化應用。目前尚缺乏抗生素污染對雞糞厭氧消化工藝長期運行影響的基礎數(shù)據(jù)。本文對比研究批次試驗條件下和連續(xù)實驗條件下金霉素(Chlortetracycline,CTC)對雞糞厭氧消化的影響,分析兩種條件下產氣特征和消化液理化特性,掌握各自條件下的消化特征及CTC削減效果,查明其抑制閾值,揭示厭氧污泥對CTC毒性的應對機制,并通過物料及能量平衡計算,對工藝系統(tǒng)經濟性進行了評估,結合微生物種群結構分析闡明了CTC對雞糞厭氧消化影響的微生物學機理,為CTC污染畜禽糞便厭氧消化工藝的工程化應用提供理論依據(jù)。得到主要結果如下:(1)批次試驗條件下,當CTC濃度≤20 mg·L~(-1)時,累積甲烷產量隨CTC濃度增加而增加,CTC濃度≥60 mg·L~(-1)時產氣受抑制,且抑制率隨CTC濃度升高而增大,中溫條件下CTC對雞糞厭氧消化抑制閾值為22.16 mg·L~(-1)(以干重計547.2 mg·kg~(-1))。(2)連續(xù)試驗條件下,當CTC濃度為1.25~25 mg·L~(-1)時,雞糞厭氧消化產氣速率和有機物降解率提高。CTC對厭氧消化的水解、酸化、乙酸化和甲烷化進程均具有一定促進作用,其中CTC為10 mg·L~(-1)時COD甲烷轉化率和凈勢能最大。厭氧污泥EPS由LB-EPS和TB-EPS向S-EPS的轉化對水解的促進,以及去除的CTC作為碳源導致產甲烷量增加。(3)連續(xù)試驗條件下,當CTC濃度為50~100 mg·L~(-1)時,雞糞厭氧消化的產氣速率和有機物降解率降低。微生物通過增加EPS的分泌和加速EPS蛋白的釋放以應對CTC毒性。CTC對雞糞厭氧消化的水解、酸化、乙酸化和甲烷化進程均具有一定抑制作用,其中CTC為100 mg·L~(-1)時COD甲烷轉化率和凈勢能最小。CTC對厭氧消化甲烷產率的抑制閾值為29.90 mg·L~(-1)(以干重計598.0 mg·kg~(-1)),CSTR連續(xù)消化系統(tǒng)通過對微生物的適應性馴化提高了其對CTC的耐受能力。(4)CTC的厭氧去除率隨CTC濃度的增加而下降,吸附在固相中的CTC大幅度上升。當CTC濃度為10~100 mg·L~(-1)時,連續(xù)系統(tǒng)對其蓄積效應增強。CTC易吸附于沼渣中,殘留藥物對環(huán)境存在較大威脅,需進一步無害化處理后才可作為有機肥還田使用。(5)CTC的添加降低了雞糞中溫連續(xù)厭氧消化系統(tǒng)微生物物種的豐富度和多樣性。寡養(yǎng)單胞菌屬(Stenotrophomonas)、諾卡氏菌屬(Nocardioides)和鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)對CTC抗性較強的微生物成為優(yōu)勢菌屬,CTC污染雞糞厭氧消化工藝的長期運行可提高發(fā)酵微生物的耐藥性。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X713

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本文編號：2703895