养殖场的规模化发展,造成了大量畜禽粪便无法处置和兽用抗生素在畜禽粪污中的残留问题。沼气工程是一种既能生产可再生清洁能源,又能提供优质有机肥的有效处理方式,而厌氧消化是其关键技术。处理残留抗生素的畜禽粪便时,原料直接注入沼气工程的安全性问题是实践操作中要解决的问题之一。本课题通过研究四环素类抗生素在猪粪中的残留对厌氧消化的影响作用,从而找出残留在畜禽粪便中的最高浓度与抑制开始节点之间的关系,明确含有抗生素的畜禽粪便是否能够直接进入沼气工程的这一问题。具体研究如下:⑴研究了土霉素对厌氧消化的影响。在30±1℃下,设置外源添加土霉素浓度为10mg/kg、50mg/kg、100mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、2000mg/kg进行猪粪批量式厌氧消化试验。研究发现,外源添加土霉素量在0~1000mg/kg时,土霉素对厌氧消化有促进作用。当添加量达到2000mg/kg时,土霉素对厌氧消化有明显的抑制作用。在1000mg/kg~2000mg/kg之间存在土霉素对厌氧消化开始的抑制节点且大于猪粪中最高残留浓度(524.4mg/kg)。因此,含有土霉素最高残留浓度的畜禽粪便可直接进入沼气工程进行厌氧消化。⑵研究了金霉素对厌氧消化的影响。在30±1℃下,设置外源添加金霉素浓度为10mg/kg、50mg/kg、100mg/kg、150mg/kg、200mg/kg、250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg进行猪粪批量式厌氧消化试验。研究发现,外源添加金霉素量在0~150mg/kg时,金霉素对厌氧消化有促进作用。当添加量达到200mg/kg时,金霉素对厌氧消化有明显的抑制作用。在150mg/kg~200mg/kg之间存在金霉素对厌氧消化开始的抑制节点且略大于猪粪中最高残留浓度(139.4mg/kg)。因此,含有金霉素最高残留浓度的畜禽粪便可直接进入沼气工程进行厌氧消化。⑶研究了四环素对厌氧消化的影响。在30±1℃下,设置外源添加四环素浓度为1mg/kg、10mg/kg、50mg/kg、80mg/kg、100mg/kg、150mg/kg、200mg/kg、500mg/kg进行猪粪批量式厌氧消化试验。研究发现,外源添加四环素量在1~50mg/kg时,四环素对厌氧消化抑制作用对浓度的增加而增强。50mg/kg时,达到最强。之后,浓度增加仍显示抑制作用。外源添加四环素浓度为1mg/kg时对厌氧消化产生抑制,此浓度远低于禽粪便中最高四环素残留量(78.57mg/kg),因此,沼气工程中不能直接添加含有残留四环素的畜禽粪便,会抑制沼气的产量和品质。可采用两阶段发酵方式减少四环素的毒性对厌氧消化的影响,或是加入粪便时混合加入厌氧消化促进剂,如活性炭。⑷研究了强力霉素对厌氧消化的影响。在30±1℃下,设置外源添加四环素浓度为10mg/kg、50mg/kg、100mg/kg、150mg/kg、200mg/kg、250mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg进行猪粪批量式厌氧消化试验。研究发现,外源添加强力霉素量为10mg/kg时,对厌氧消化的抑制作用开始显现。之后外源添加强力霉素浓度增加,仍然显示抑制作用且抑制作用并未随浓度的增加而增强,抑制率基本维持在60~70%左右。外源添加强力霉素浓度为10mg/kg时开始产生抑制,没有可对照的最高残留浓度,因此,不建议直接添加残留强力霉素的畜禽粪便进入沼气工程。可辅助混合添加厌氧消化促进剂,或采用两阶段厌氧消化降低强力霉素的毒性影响。⑸比较分析四环素类抗生素对厌氧消化的影响。以累积产甲烷量为考量指标,抗生素抑制强弱顺序:强力霉素>四环素>金霉素>土霉素。