Zasada fermentacji kompostu organicznego

1. Przegląd

Każdy rodzaj kwalifikowanej produkcji wysokiej jakości kompostu organicznego musi przejść przez proces fermentacji kompostowej.Kompostowanie to proces, w którym materia organiczna jest degradowana i stabilizowana przez mikroorganizmy w określonych warunkach w celu wytworzenia produktu nadającego się do wykorzystania w glebie.

Kompostowanie, starożytna i prosta metoda przetwarzania odpadów organicznych i wytwarzania nawozów, wzbudziła duże zainteresowanie w wielu krajach ze względu na swoje znaczenie ekologiczne, przynosi również korzyści dla produkcji rolnej.Donoszono, że choroby przenoszone przez glebę można zwalczać, stosując rozłożony kompost jako rozsadnik.Po etapie procesu kompostowania w wysokiej temperaturze liczba bakterii antagonistycznych może osiągnąć bardzo wysoki poziom, nie jest łatwo się rozkładać, jest stabilna i łatwa do wchłonięcia przez uprawy.Tymczasem działanie mikroorganizmów może w pewnym zakresie zmniejszać toksyczność metali ciężkich.Można zauważyć, że kompostowanie jest prostym i skutecznym sposobem wytwarzania nawozów bioorganicznych, co korzystnie wpływa na rozwój rolnictwa ekologicznego. 

Dlaczego kompost działa w ten sposób?Poniżej znajduje się bardziej szczegółowy opis zasad kompostowania:

 2. Zasada fermentacji kompostu organicznego

2.1 Konwersja materii organicznej podczas kompostowania

Przemiany materii organicznej w kompoście pod wpływem mikroorganizmów można streścić w dwóch procesach: jeden to mineralizacja materii organicznej, czyli rozkład złożonej materii organicznej na substancje proste, drugi to proces humifikacji materii organicznej, to znaczy rozkład i synteza materii organicznej w celu wytworzenia bardziej złożonej specjalnej materii organicznej - próchnicy.Oba procesy są przeprowadzane w tym samym czasie, ale w przeciwnych kierunkach.W różnych warunkach intensywność każdego procesu jest inna.

2.1.1 Mineralizacja materii organicznej

• Rozkład bezazotowej materii organicznej

Związki polisacharydowe (skrobia, celuloza, hemiceluloza) są najpierw hydrolizowane do monosacharydów przez enzymy hydrolityczne wydzielane przez mikroorganizmy.Produkty pośrednie, takie jak alkohol, kwas octowy i kwas szczawiowy, nie były łatwe do akumulacji i ostatecznie utworzyły CO₂ i H₂O oraz uwolniły dużo energii cieplnej.Jeśli wentylacja jest zła, pod działaniem drobnoustroju monosacharyd będzie się powoli rozkładał, wytwarzał mniej ciepła i gromadził pewne produkty pośrednie - kwasy organiczne.W warunkach mikroorganizmów odpychających gazy mogą powstawać substancje redukujące, takie jak CH₄ i H₂.

• Rozkład z materii organicznej zawierającej azot

Materia organiczna zawierająca azot w kompoście obejmuje białko, aminokwasy, alkaloidy, hummus i tak dalej.Z wyjątkiem próchnicy większość łatwo się rozkłada.Na przykład białko, pod działaniem proteazy wydzielanej przez mikroorganizm, stopniowo rozkłada się, wytwarzając różne aminokwasy, a następnie poprzez amoniak i nitrowanie tworzy odpowiednio sól amonową i azotan, które mogą być wchłaniane i wykorzystywane przez rośliny.

• Przemiany związków organicznych zawierających fosfor w kompoście

Pod wpływem różnorodnych mikroorganizmów saprofitycznych tworzy kwas fosforowy, który staje się składnikiem odżywczym, który rośliny mogą wchłonąć i wykorzystać.

• Konwersja materii organicznej zawierającej siarkę

Zawierająca siarkę materia organiczna w kompoście, poprzez rolę mikroorganizmów w produkcji siarkowodoru.Siarkowodór łatwo gromadzi się w środowisku nielubianych gazów, może być toksyczny dla roślin i mikroorganizmów.Ale w dobrze wentylowanych warunkach siarkowodór utlenia się do kwasu siarkowego pod działaniem bakterii siarkowych i reaguje z bazą kompostu, tworząc siarczan, który nie tylko eliminuje toksyczność siarkowodoru, ale staje się siarkowymi składnikami odżywczymi, które rośliny mogą wchłonąć.W warunkach złej wentylacji doszło do zasiarczenia, które spowodowało utratę H₂S i zatrucie rośliny.W procesie fermentacji kompostu napowietrzanie kompostu można poprawić poprzez regularne obracanie kompostu, dzięki czemu można wyeliminować działanie siarki.

• Konwersja lipidów i aromatycznych związków organicznych

Takie jak garbniki i żywica są złożone i wolno się rozkładają, a produktami końcowymi są również CO₂ i woda. Lignina jest stabilnym związkiem organicznym zawierającym materiały roślinne (takie jak kora, trociny itp.) w kompostowaniu.Jest bardzo trudny do rozkładu ze względu na złożoną strukturę i aromatyczne jądro.W warunkach dobrej wentylacji jądro aromatyczne może zostać przekształcone w związki chinoidalne poprzez działanie grzybów i promieniowców, które są jednym z surowców do resyntezy próchnicy.Oczywiście substancje te będą nadal rozkładane pod pewnymi warunkami.

Podsumowując, mineralizacja kompostowanej materii organicznej może dostarczyć szybko działających składników odżywczych dla roślin uprawnych i mikroorganizmów, dostarczyć energii dla aktywności drobnoustrojów oraz przygotować podstawowe materiały do ​​humifikacji kompostowanej materii organicznej.Gdy kompostowanie jest zdominowane przez mikroorganizmy tlenowe, materia organiczna szybko mineralizuje, wytwarzając więcej dwutlenku węgla, wody i innych składników odżywczych, rozkłada się szybko i dokładnie oraz uwalnia dużo energii cieplnej. Rozkład materii organicznej jest powolny i często niepełny, uwalniając mniej energia cieplna, a produkty rozkładu są oprócz składników odżywczych roślin, łatwo gromadzą się kwasy organiczne i substancje redukujące, takie jak CH₄, H₂S, PH₃, H₂ itp.Przechylanie kompostu podczas fermentacji ma zatem również na celu zmianę rodzaju aktywności drobnoustrojów w celu wyeliminowania szkodliwych substancji.

2.1.2 Humifikacja materii organicznej

Istnieje wiele teorii na temat powstawania próchnicy, które można z grubsza podzielić na dwa etapy: pierwszy etap, w którym pozostałości organiczne rozkładają się, tworząc surowce tworzące cząsteczki próchnicy, w drugim etapie polifenol jest utleniany do chinonu przez oksydazę polifenolową wydzielaną przez mikroorganizm, a następnie chinon jest kondensowany z aminokwasem lub peptydem, tworząc monomer humusu.Ponieważ fenol, chinina, różnorodność aminokwasów, wzajemna kondensacja nie przebiega w ten sam sposób, więc tworzenie monomeru próchnicy jest również zróżnicowane.W różnych warunkach te monomery ulegają dalszej kondensacji, tworząc cząsteczki o różnych rozmiarach.

2.2 Konwersja metali ciężkich podczas kompostowania

Osad komunalny jest jednym z najlepszych surowców do kompostowania i fermentacji, ponieważ zawiera bogate składniki odżywcze i materię organiczną dla wzrostu upraw.Ale szlam komunalny często zawiera metale ciężkie, te metale ciężkie ogólnie odnoszą się do rtęci, chromu, kadmu, ołowiu, arsenu i tak dalej.Mikroorganizmy, zwłaszcza bakterie i grzyby, odgrywają ważną rolę w biotransformacji metali ciężkich.Chociaż niektóre mikroorganizmy mogą zmieniać obecność metali ciężkich w środowisku, czynić chemikalia bardziej toksycznymi i powodować poważne problemy środowiskowe lub gromadzić metale ciężkie i gromadzić je w łańcuchu pokarmowym.Jednak niektóre drobnoustroje mogą przyczynić się do poprawy stanu środowiska poprzez usuwanie metali ciężkich ze środowiska poprzez działania bezpośrednie i pośrednie.Mikrobiologiczna przemiana HG obejmuje trzy aspekty, tj. metylację rtęci nieorganicznej (Hg₂+), redukcję rtęci nieorganicznej (Hg₂+) do HG0, rozkład oraz redukcję metylortęci i innych organicznych związków rtęci do HG0.Te mikroorganizmy zdolne do przekształcania rtęci nieorganicznej i organicznej w rtęć elementarną nazywane są mikroorganizmami odpornymi na rtęć.Chociaż mikroorganizmy nie mogą rozkładać metali ciężkich, mogą zmniejszać toksyczność metali ciężkich poprzez kontrolowanie ich szlaku przemian.

2.3 Proces kompostowania i fermentacji

Kompostowanie jest formą stabilizacji odpadów, ale wymaga specjalnej wilgotności, warunków napowietrzania i mikroorganizmów, aby wytworzyć odpowiednią temperaturę.Uważa się, że temperatura jest wyższa niż 45 ° C (około 113 stopni Fahrenheita), utrzymując ją na tyle wysoką, aby dezaktywować patogeny i zabić nasiona chwastów.Szybkość rozkładu resztkowej materii organicznej po rozsądnym kompostowaniu jest niska, stosunkowo stabilna i łatwa do wchłonięcia przez rośliny.Zapach można znacznie zmniejszyć po kompostowaniu.

W procesie kompostowania bierze udział wiele różnych rodzajów mikroorganizmów.Ze względu na zmianę surowców i warunków, ilość różnych mikroorganizmów również stale się zmienia, więc żadne mikroorganizmy nie zawsze dominują w procesie kompostowania.Każde środowisko ma swoją specyficzną społeczność drobnoustrojów, a różnorodność drobnoustrojów umożliwia kompostowanie, aby uniknąć załamania systemu, nawet gdy zmieniają się warunki zewnętrzne.

Proces kompostowania prowadzony jest głównie przez mikroorganizmy, które są głównym elementem fermentacji kompostowej.Drobnoustroje biorące udział w kompostowaniu pochodzą z dwóch źródeł: dużej liczby drobnoustrojów już obecnych w odpadach organicznych oraz sztucznego inokulum mikrobiologicznego.W pewnych warunkach szczepy te mają dużą zdolność rozkładu niektórych odpadów organicznych i charakteryzują się dużą aktywnością, szybkim rozmnażaniem i szybkim rozkładem materii organicznej, co może przyspieszyć proces kompostowania, skrócić czas reakcji kompostowania.

Kompostowanie ogólnie dzieli się na kompostowanie tlenowe i kompostowanie beztlenowe na dwa rodzaje.Kompostowanie tlenowe to proces rozkładu materiałów organicznych w warunkach tlenowych, a jego produktami metabolicznymi są głównie dwutlenek węgla, woda i ciepło;kompostowanie beztlenowe to proces rozkładu materiałów organicznych w warunkach beztlenowych, a końcowymi metabolitami rozkładu beztlenowego są metan, dwutlenek węgla i wiele półproduktów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak kwasy organiczne.

Głównymi gatunkami drobnoustrojów zaangażowanymi w proces kompostowania są bakterie, grzyby i promieniowce.Wszystkie te trzy rodzaje mikroorganizmów mają bakterie mezofilne i bakterie hipertermofilne.

Podczas procesu kompostowania populacja drobnoustrojów zmieniała się naprzemiennie w następujący sposób: zbiorowiska drobnoustrojów o niskiej i średniej temperaturze zmieniały się w zbiorowiska drobnoustrojów o średniej i wysokiej temperaturze, a zbiorowiska drobnoustrojów o średniej i wysokiej temperaturze zmieniały się w zbiorowisko drobnoustrojów o średniej i niskiej temperaturze.Wraz z wydłużaniem czasu kompostowania ilość bakterii stopniowo malała, promieniowce stopniowo wzrastały, a pleśń i drożdże pod koniec kompostowania znacznie się zmniejszały.

Proces fermentacji kompostu organicznego można w prosty sposób podzielić na cztery etapy:

2.3.1 Podczas etapu ogrzewania

W początkowej fazie kompostowania mikroorganizmy w kompoście charakteryzują się głównie umiarkowaną temperaturą i dobrą atmosferą, z których najpowszechniejsze to bakterie niezarodnikowe, zarodnikowe i pleśń.Rozpoczynają proces fermentacji kompostu i energicznie rozkładają materię organiczną (taką jak cukier prosty, skrobia, białko itp.) w dobrej atmosferze, wytwarzając dużo ciepła i stale podnosząc temperaturę kompostu, wzrost od około 20 ° C (około 68 stopni Fahrenheita) do 40 ° C (około 104 stopni Fahrenheita) nazywa się etapem gorączkowym lub etapem temperatury pośredniej.

2.3.2 Podczas wysokich temperatur

Ciepłe mikroorganizmy stopniowo przejmują kontrolę nad ciepłymi gatunkami, a temperatura nadal rośnie, zwykle powyżej 50°C (około 122 stopni Fahrenheita) w ciągu kilku dni, przechodząc w fazę wysokiej temperatury.Na etapie wysokiej temperatury głównymi gatunkami stają się dobre promieniowce i grzyby dobre ciepło.Rozkładają złożoną materię organiczną w kompoście, taką jak celuloza, hemiceluloza, pektyna i tak dalej.Narasta ciepło, a temperatura kompostu wzrasta do 60°C (około 140 stopni Fahrenheita), co jest bardzo ważne dla przyspieszenia procesu kompostowania.Niewłaściwe kompostowanie kompostu, tylko bardzo krótki okres wysokiej temperatury lub brak wysokiej temperatury, a co za tym idzie bardzo powolne dojrzewanie, w półrocznym lub dłuższym okresie, nie jest stanem półdojrzałym.

2.3.3 Podczas fazy chłodzenia

Po pewnym czasie w fazie wysokiej temperatury większość substancji celulozowych, hemicelulozowych i pektynowych uległa rozkładowi, pozostawiając trudne do rozkładu złożone składniki (np. ligninę) i nowo utworzoną próchnicę, aktywność mikroorganizmów spadła i temperatura stopniowo spadała.Kiedy temperatura spada poniżej 40°C (około 104 stopni Fahrenheita), mikroorganizmy mezofilne stają się gatunkami dominującymi

Jeśli etap chłodzenia nastąpi wcześnie, warunki kompostowania nie są idealne, a rozkład materiału roślinnego nie jest wystarczający.W tym momencie można obrócić stos, mieszając materiał stosu, tak aby wytwarzał drugie ogrzewanie, ogrzewanie, w celu promowania kompostowania.

2.3.4 Faza dojrzałości i zachowania nawozu

Po kompostowaniu objętość kompostu spada, a temperatura kompostu spada do nieco wyższej od temperatury powietrza, wówczas kompost należy mocno docisnąć, co powoduje powstanie stanu beztlenowego i osłabienie mineralizacji materii organicznej, aby zatrzymać nawóz.

Krótko mówiąc, proces fermentacji kompostu organicznego to proces metabolizmu i rozmnażania drobnoustrojów.Proces metabolizmu drobnoustrojów to proces rozkładu materii organicznej.Rozkład materii organicznej wytwarza energię, która napędza proces kompostowania, podnosi temperaturę i wysusza mokre podłoże.

 
Jeśli masz inne pytania lub potrzeby, skontaktuj się z nami w następujący sposób:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com