1. Apžvalga
Bet kokia kvalifikuota aukštos kokybės organinio komposto gamyba turi pereiti kompostavimo fermentacijos procesą.Kompostavimas – tai procesas, kurio metu mikroorganizmai tam tikromis sąlygomis skaido ir stabilizuoja organines medžiagas, kad susidarytų žemėnaudai tinkamas produktas.
Kompostavimas – senovinis ir paprastas organinių atliekų apdorojimo ir trąšų gamybos būdas – dėl savo ekologinės reikšmės susilaukė didelio dėmesio daugelyje šalių, taip pat naudingas žemės ūkio gamybai.Buvo pranešta, kad dirvožemyje plintančias ligas galima kontroliuoti naudojant supuvusį kompostą kaip sėklų guolį.Pasibaigus kompostavimo proceso aukštai temperatūrai, antagonistinių bakterijų skaičius gali pasiekti labai aukštą lygį, nesunkiai suyra, stabilus ir lengvai įsisavinamas pasėliai.Tuo tarpu mikroorganizmų veikimas tam tikrame diapazone gali sumažinti sunkiųjų metalų toksiškumą.Matyti, kad kompostavimas yra paprastas ir efektyvus bioorganinių trąšų gamybos būdas, naudingas ekologinės žemdirbystės plėtrai.
Kodėl kompostas veikia taip?Toliau pateikiamas išsamesnis kompostavimo principų aprašymas:
2. Organinio komposto fermentacijos principas
2.1 Organinių medžiagų konversija kompostuojant
Organinių medžiagų virsmą komposte, veikiant mikroorganizmams, galima apibendrinti į du procesus: vienas yra organinių medžiagų mineralizacija, tai yra sudėtingų organinių medžiagų skilimas į paprastas medžiagas, kitas – organinių medžiagų humifikacijos procesas. tai yra, organinių medžiagų skaidymas ir sintezė, siekiant pagaminti sudėtingesnę specialią organinę medžiagą-humusą.Abu procesai atliekami tuo pačiu metu, bet priešinga kryptimi.Esant skirtingoms sąlygoms, kiekvieno proceso intensyvumas yra skirtingas.
2.1.1 Organinių medžiagų mineralizacija
- Azoto neturinčių organinių medžiagų skilimas
Polisacharidiniai junginiai (krakmolas, celiuliozė, hemiceliuliozė) pirmiausia hidrolizuojami mikroorganizmų išskiriamais hidroliziniais fermentais į monosacharidus.Tarpinius produktus, tokius kaip alkoholis, acto rūgštis ir oksalo rūgštis, nebuvo lengva kaupti, galiausiai jie susidarė CO₂ ir H2O ir išskirdavo daug šilumos energijos.Jei ventiliacija bloga, veikiant mikrobui, monosacharidas lėtai irs, gamins mažiau šilumos, kaupsis kai kurie tarpiniai produktai – organinės rūgštys.Esant dujas atstumiantiems mikroorganizmams, gali susidaryti redukuojančios medžiagos, tokios kaip CH4 ir H₂.
- Skilimas iš azoto turinčių organinių medžiagų
Azoto turinčios organinės medžiagos komposte yra baltymai, aminorūgštys, alkaloidai, humusas ir kt.Išskyrus humusą, dauguma jų lengvai suyra.Pavyzdžiui, baltymas, veikiamas mikroorganizmo išskiriamos proteazės, palaipsniui skaidosi, gamina įvairias aminorūgštis, o vėliau amoniako ir nitrinimo būdu sudaro atitinkamai amonio druską ir nitratą, kuriuos augalai gali absorbuoti ir panaudoti.
- Fosforo turinčių organinių junginių transformacija komposte
Veikiant įvairiems saprofitiniams mikroorganizmams, susidaro fosforo rūgštis, kuri tampa maistine medžiaga, kurią augalai gali pasisavinti ir panaudoti.
- Sieros turinčių organinių medžiagų pavertimas
Sieros turinčios organinės medžiagos komposte, dėl mikroorganizmų vaidmens gaminant vandenilio sulfidą.Vandenilio sulfidas lengvai kaupiasi aplinkoje, kurioje nepatinka dujos, jis gali būti toksiškas augalams ir mikroorganizmams.Tačiau gerai vėdinamomis sąlygomis sieros vandenilio sulfidas, veikiamas sieros bakterijų, oksiduojasi į sieros rūgštį ir reaguoja su komposto pagrindu sudarydamas sulfatą, kuris ne tik pašalina vandenilio sulfido toksiškumą, bet ir tampa sieros maistinėmis medžiagomis, kurias augalai gali pasisavinti.Esant blogai ventiliacijai, įvyko sulfatacija, dėl kurios neteko H₂S ir augalas buvo apnuodytas.Komposto fermentacijos procese komposto aeracija gali būti pagerinta reguliariai apverčiant kompostą, taigi galima pašalinti antisieringumą.
- Lipidų ir aromatinių organinių junginių konversija
Tokie kaip taninas ir derva, yra sudėtingi ir lėtai suyra, o galutiniai produktai taip pat yra CO₂ ir vanduo. Ligninas yra stabilus organinis junginys, kurio sudėtyje yra augalinių medžiagų (tokių kaip žievė, pjuvenos ir kt.) kompostuojant.Labai sunku suskaidyti dėl sudėtingos struktūros ir aromatinio branduolio.Esant geros ventiliacijos sąlygoms, veikiant grybams ir aktinomicetams, kurie yra viena iš humuso resintezės žaliavų, aromatinis branduolys gali virsti chinoidiniais junginiais.Žinoma, šios medžiagos ir toliau bus skaidomos tam tikromis sąlygomis.
Apibendrinant galima teigti, kad kompostuotų organinių medžiagų mineralizacija gali suteikti greitai veikiančių maistinių medžiagų pasėliams ir mikroorganizmams, suteikti energijos mikrobų veiklai, paruošti pagrindines medžiagas kompostuotų organinių medžiagų humifikavimui.Kai kompostuojant vyrauja aerobiniai mikroorganizmai, organinės medžiagos greitai mineralizuojasi, gamindamos daugiau anglies dioksido, vandens ir kitų maistinių medžiagų, greitai ir kruopščiai suyra, išskiria daug šilumos energijos. Organinės medžiagos skaidosi lėtai ir dažnai nepilnai, mažiau išsiskiria. šilumos energija, o skilimo produktai yra be augalų maistinių medžiagų, lengvai kaupiasi organinės rūgštys ir redukcijos medžiagos, tokios kaip CH4, H2S, PH₃, H₂ ir kt.Todėl komposto išvertimas fermentacijos metu taip pat yra skirtas pakeisti mikrobų veiklą, kad būtų pašalintos kenksmingos medžiagos.
2.1.2 Organinių medžiagų drėkinimas
Yra daug teorijų apie humuso susidarymą, kurias galima grubiai suskirstyti į du etapus: pirmasis etapas, kai organinės liekanos suyra ir susidaro žaliavos, sudarančios humuso molekules, antrajame etape polifenolis oksiduojamas į chinoną. mikroorganizmo išskiriama polifenolio oksidaze, o po to chinonas kondensuojamas su aminorūgštimi arba peptidu, kad susidarytų humuso monomeras.Kadangi fenolio, chinino, aminorūgščių įvairovė, tarpusavio kondensacija nėra vienoda, todėl humuso monomero susidarymas taip pat yra įvairus.Skirtingomis sąlygomis šie monomerai toliau kondensuojasi, sudarydami skirtingo dydžio molekules.
2.2 Sunkiųjų metalų konversija kompostuojant
Komunalinis dumblas yra viena geriausių žaliavų kompostavimui ir fermentacijai, nes jame yra daug maistinių medžiagų ir organinių medžiagų, reikalingų pasėlių augimui.Tačiau komunaliniame dumble dažnai yra sunkiųjų metalų, šie sunkieji metalai paprastai reiškia gyvsidabrį, chromą, kadmį, šviną, arseną ir pan.Mikroorganizmai, ypač bakterijos ir grybai, atlieka svarbų vaidmenį sunkiųjų metalų biotransformacijoje.Nors kai kurie mikroorganizmai gali pakeisti sunkiųjų metalų buvimą aplinkoje, padaryti chemines medžiagas toksiškesnes ir sukelti rimtų aplinkos problemų arba sukoncentruoti sunkiuosius metalus ir kauptis maisto grandinėje.Tačiau kai kurie mikrobai gali padėti pagerinti aplinką tiesioginiais ir netiesioginiais veiksmais pašalindami iš aplinkos sunkiuosius metalus.Mikrobinis HG transformavimas apima tris aspektus, ty neorganinio gyvsidabrio (Hg₂+) metilinimą, neorganinio gyvsidabrio (Hg₂+) redukavimą į HG0, skilimą ir metilo gyvsidabrio bei kitų organinių gyvsidabrio junginių redukavimą iki HG0.Šie mikroorganizmai, galintys neorganinį ir organinį gyvsidabrį paversti elementiniu gyvsidabriu, vadinami gyvsidabriui atspariais mikroorganizmais.Nors mikroorganizmai negali skaidyti sunkiųjų metalų, jie gali sumažinti sunkiųjų metalų toksiškumą, kontroliuodami jų transformacijos kelią.
2.3 Kompostavimo ir fermentacijos procesas
Kompostavimas yra atliekų stabilizavimo būdas, tačiau tam, kad susidarytų tinkama temperatūra, reikia ypatingos drėgmės, aeracijos sąlygų ir mikroorganizmų.Manoma, kad temperatūra yra aukštesnė nei 45 °C (apie 113 laipsnių pagal Farenheitą), todėl ji yra pakankamai aukšta, kad būtų inaktyvuoti patogenai ir sunaikintos piktžolių sėklos.Likusių organinių medžiagų skilimo greitis po tinkamo kompostavimo yra mažas, gana stabilus ir lengvai įsisavinamas augalų.Po kompostavimo kvapas gali labai sumažėti.
Kompostavimo procese dalyvauja daug įvairių mikroorganizmų.Keičiantis žaliavoms ir sąlygoms, nuolat kinta ir įvairių mikroorganizmų kiekis, todėl kompostavimo procese jokie mikroorganizmai visada nedominuoja.Kiekviena aplinka turi savo specifinę mikrobų bendruomenę, o mikrobų įvairovė leidžia kompostuoti, kad būtų išvengta sistemos žlugimo net pasikeitus išorinėms sąlygoms.
Kompostavimo procesą daugiausia vykdo mikroorganizmai, o tai yra pagrindinė kompostavimo fermentacijos dalis.Mikrobai, dalyvaujantys kompostuojant, yra iš dviejų šaltinių: daugybės mikrobų, jau esančių organinėse atliekose, ir dirbtinio mikrobinio užsėjimo.Tam tikromis sąlygomis šios padermės pasižymi stipriu gebėjimu skaidyti kai kurias organines atliekas ir pasižymi stipraus aktyvumo, greito plitimo ir greito organinių medžiagų skaidymosi savybėmis, kurios gali pagreitinti kompostavimo procesą, sutrumpinti kompostavimo reakcijos laiką.
Kompostavimas paprastai skirstomas į aerobinį ir anaerobinį kompostavimą.Aerobinis kompostavimas yra organinių medžiagų skilimo procesas aerobinėmis sąlygomis, o jo medžiagų apykaitos produktai daugiausia yra anglies dioksidas, vanduo ir šiluma;anaerobinis kompostavimas – tai organinių medžiagų skilimo procesas anaerobinėmis sąlygomis, galutiniai anaerobinio skilimo metabolitai yra metanas, anglies dioksidas ir daugelis mažos molekulinės masės tarpinių produktų, tokių kaip organinės rūgštys.
Pagrindinės kompostavimo procese dalyvaujančios mikrobų rūšys yra bakterijos, grybai ir aktinomicetai.Visi šie trys mikroorganizmų tipai turi mezofilinių ir hipertermofilinių bakterijų.
Kompostavimo proceso metu mikrobų populiacija pakaitomis keitėsi taip: žemos ir vidutinės temperatūros mikrobų bendrijos keitėsi į vidutinės ir aukštos temperatūros, o vidutinės ir aukštos temperatūros – į vidutinės ir žemos temperatūros mikrobų bendrijas.Ilgėjant kompostavimo laikui, palaipsniui mažėjo bakterijų, palaipsniui daugėjo aktinomicetų, o kompostavimo pabaigoje žymiai sumažėjo pelėsių ir mielių.
Organinio komposto fermentacijos procesą galima tiesiog suskirstyti į keturis etapus:
2.3.1 Kaitinimo etape
Pradiniame kompostavimo etape mikroorganizmai komposte daugiausia yra vidutinės temperatūros ir geros atmosferos, iš kurių dažniausiai yra nesporinės bakterijos, sporinės bakterijos, pelėsiai.Jie pradeda komposto fermentacijos procesą, o esant gerai atmosferai energingai skaido organines medžiagas (pvz., paprastą cukrų, krakmolą, baltymus ir kt.), gamindami daug šilumos ir nuolat keldami komposto temperatūrą, kilimą nuo apie 20 °C (apie 68 laipsniai pagal Farenheitą) iki 40 °C (apie 104 laipsniai pagal Farenheitą) vadinama karščiavimo stadija arba tarpine temperatūros stadija.
2.3.2 Esant aukštai temperatūrai
Šilti mikroorganizmai palaipsniui perima viršų iš šiltų rūšių, o temperatūra ir toliau kyla, paprastai virš 50 °C (apie 122 laipsniai Farenheito) per kelias dienas, pereinant į aukštos temperatūros fazę.Aukštos temperatūros tarpsnyje pagrindinėmis rūšimis tampa gerosios šilumos aktinomicetai ir geros karščio grybas.Jie skaido komposte esančias sudėtingas organines medžiagas, tokias kaip celiuliozė, hemiceliuliozė, pektinas ir kt.Šiluma kaupiasi ir komposto temperatūra pakyla iki 60 °C (apie 140 laipsnių pagal Farenheitą), tai labai svarbu norint pagreitinti kompostavimo procesą.Netinkamas komposto kompostavimas, tik labai trumpas aukštos temperatūros laikotarpis arba ne aukšta temperatūra, todėl labai lėta branda, per pusę metų ar daugiau laiko nėra pusiau subrendęs.
2.3.3 Aušinimo fazės metu
Po tam tikro laikotarpio aukštos temperatūros fazėje suyra didžioji dalis celiuliozės, hemiceliuliozės, pektino medžiagų, paliekant sunkiai suyrančius kompleksinius komponentus (pvz., ligniną) ir naujai susidariusį humusą, sumažėjo mikroorganizmų aktyvumas. ir temperatūra palaipsniui mažėjo.Kai temperatūra nukrenta žemiau 40 °C (apie 104 laipsniai pagal Farenheitą), mezofiliniai mikroorganizmai tampa dominuojančia rūšimi.
Jei aušinimo stadija ateina anksti, kompostavimo sąlygos nėra idealios, o augalinės medžiagos irimo nepakanka.Šiuo metu gali pasukti krūva, krūvos medžiagų maišymas, kad jis gamina antrą šildymą, šildymą, kad būtų skatinamas kompostavimas.
2.3.4 Brandos ir trąšų konservavimo etapas
Po kompostavimo sumažėja tūris ir komposto temperatūra nukrenta šiek tiek aukštesnė už oro temperatūrą, tada kompostą reikia stipriai suspausti, dėl to susidaro anaerobinė būsena ir susilpnėja organinių medžiagų mineralizacija, kad išliktų trąšos.
Trumpai tariant, organinio komposto fermentacijos procesas yra mikrobų metabolizmo ir dauginimosi procesas.Mikrobų metabolizmo procesas yra organinių medžiagų skilimo procesas.Skildamos organinės medžiagos gamina energiją, kuri skatina kompostavimo procesą, pakelia temperatūrą ir išdžiovina drėgną substratą.
Jei turite kitų klausimų ar poreikių, susisiekite su mumis šiais būdais:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com
Paskelbimo laikas: 2022-04-11