The efficient treatment or appropriate final disposal of poultry manure (PM) to avoid serious environmental impacts is a great challenge. In this work, the optimization of a 2-stage anaerobic digestion system (ADS) for PM was studied with the aim of reaching a maximal methane yield with a short hydraulic retention time (HRT). Three activities were performed: The first activity, ADS 1, consisted of evaluating the effect of the substrate concentration and the HRT on the process, with a constant organic loading rate (OLR) of 3.66 ± 0.21 gVS L-1 d-1. The second activity, ADS 2, consisted of decreasing the HRT from 9.09 to 2.74 d with a constant substrate concentration. In the third activity, ADS 3, the substrate concentration was increased from 10.09 ± 1.41 to 35.25 ± 6.20 gVS L-1 with an average HRT of 4.66 ± 0.11 d. Maximal methane yields of 0.22, 0.21, and 0.22 LCH4 gVS-1 were reached for ADS 1, ADS 2, and ADS 3, respectively, at a low HRT (3.38 to 4.66 d) and high free ammonia concentration (between 323.05 ± 56.48 and 460.93 ± 135.40 mgN-NH3 L-1). These methane yields correspond to the production of 40.36 and 42.28 cubic meters of methane per ton of PM, respectively, and a laying hen produces between 47.45 and 54.75 kg of PM per year in Chile. Finally, this is the first study of the separate and combined effects of OLR, HRT and substrate concentration on the anaerobic digestion of PM. The results demonstrate the technical feasibility of the two-stage ADS treatment of PM with a short HRT; the system tolerates variations in the total ammonia nitrogen concentration of PM throughout the year and achieves a high methane yield when the correct operational conditions are selected.

中文翻译：

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高效的家禽粪便管理：厌氧消化，水力停留时间短，可实现高甲烷产量。

对家禽粪便 (PM) 进行有效处理或适当的最终处置以避免严重的环境影响是一项巨大的挑战。在这项工作中，研究了 PM 的两级厌氧消化系统 (ADS) 的优化，目的是在较短的水力停留时间 (HRT) 下达到最大的甲烷产量。进行了三项活动：第一项活动，ADS 1，包括评估底物浓度和 HRT 对工艺的影响，有机负载率 (OLR) 为 3.66 ± 0.21 gVS L-1 d-1。第二个活动，ADS 2，包括在恒定底物浓度下将 HRT 从 9.09 天降低到 2.74 天。在第三个活动 ADS 3 中，底物浓度从 10.09 ± 1.41 增加到 35.25 ± 6.20 gVS L-1，平均 HRT 为 4.66 ± 0.11 d。最大甲烷产量为 0.22, 0。ADS 1、ADS 2 和 ADS 3 在低 HRT（3.38 至 4.66 天）和高游离氨浓度（323.05 ± 56.48 至 460.93 ± 135.40 mgN-NH3 L-1)。这些甲烷产量分别对应于每吨 PM 产生 40.36 和 42.28 立方米的甲烷，智利的蛋鸡每年产生 47.45 至 54.75 公斤的 PM。最后，这是首次研究 OLR、HRT 和底物浓度对 PM 厌氧消化的单独和综合影响。结果证明了两阶段 ADS 处理具有短 HRT 的 PM 的技术可行性；该系统能够承受全年 PM 中总氨氮浓度的变化，并在选择正确的操作条件时实现高甲烷产量。ADS 1、ADS 2 和 ADS 3 在低 HRT（3.38 至 4.66 天）和高游离氨浓度（323.05 ± 56.48 至 460.93 ± 135.40 mgN-NH3 L-1 之间）分别达到 22 LCH4 gVS-1 ）。这些甲烷产量分别对应于每吨 PM 产生 40.36 和 42.28 立方米的甲烷，智利的蛋鸡每年产生 47.45 至 54.75 公斤的 PM。最后，这是首次研究 OLR、HRT 和底物浓度对 PM 厌氧消化的单独和综合影响。结果证明了两阶段 ADS 处理具有短 HRT 的 PM 的技术可行性；该系统能够承受全年 PM 中总氨氮浓度的变化，并在选择正确的操作条件时实现高甲烷产量。ADS 1、ADS 2 和 ADS 3 在低 HRT（3.38 至 4.66 天）和高游离氨浓度（323.05 ± 56.48 至 460.93 ± 135.40 mgN-NH3 L-1 之间）分别达到 22 LCH4 gVS-1 ）。这些甲烷产量分别对应于每吨 PM 产生 40.36 和 42.28 立方米的甲烷，智利的蛋鸡每年产生 47.45 至 54.75 公斤的 PM。最后，这是首次研究 OLR、HRT 和底物浓度对 PM 厌氧消化的单独和综合影响。结果证明了两阶段 ADS 处理具有短 HRT 的 PM 的技术可行性；该系统能够承受全年 PM 中总氨氮浓度的变化，并在选择正确的操作条件时实现高甲烷产量。