A szerves komposzt fermentáció elve

1. Áttekintés

Bármilyen minősített, jó minőségű biokomposzt előállításnak át kell mennie a komposztáló fermentációs folyamaton.A komposztálás olyan folyamat, amelyben a szerves anyagokat mikroorganizmusok bizonyos körülmények között lebontják és stabilizálják, így földhasználatra alkalmas terméket állítanak elő.

A szerves hulladék kezelésének és a műtrágya készítésének ősi és egyszerű módszere, a komposztálás ökológiai jelentősége miatt sok országban felkeltette a figyelmet, és a mezőgazdasági termelés számára is előnyös.Beszámoltak arról, hogy a talaj által terjesztett betegségeket lebontott komposzt magágyként történő felhasználásával lehet leküzdeni.A komposztálási folyamat magas hőmérsékletű szakasza után az antagonista baktériumok száma nagyon magas szintet érhet el, nem könnyen lebomlik, stabil, könnyen felszívódik a növények számára.Eközben a mikroorganizmusok hatása bizonyos tartományban csökkentheti a nehézfémek toxicitását.Látható, hogy a komposztálás egyszerű és hatékony módja a bio-szerves műtrágya előállításának, amely előnyös az ökológiai mezőgazdaság fejlődése szempontjából. 

Miért működik így a komposzt?Az alábbiakban részletesebben ismertetjük a komposztálás alapelveit:

 2. A szerves komposzt fermentáció elve

2.1 Szerves anyagok átalakulása komposztálás során

A mikroorganizmusok hatására a komposztban lévő szerves anyagok átalakulása két folyamatban foglalható össze: az egyik a szerves anyagok mineralizációja, vagyis az összetett szerves anyagok egyszerű anyagokká bomlása, a másik a szerves anyagok humifikációs folyamata, vagyis a szerves anyagok lebontása és szintézise bonyolultabb speciális szervesanyag-humusz előállítására.A két folyamat egyszerre, de ellentétes irányban történik.Különböző körülmények között az egyes folyamatok intenzitása eltérő.

2.1.1 Szerves anyagok mineralizálása

• Nitrogénmentes szerves anyagok lebontása

A poliszacharid vegyületeket (keményítő, cellulóz, hemicellulóz) a mikroorganizmusok által kiválasztott hidrolitikus enzimek először monoszacharidokká hidrolizálják.Az olyan köztes termékek, mint az alkohol, az ecetsav és az oxálsav nem voltak könnyen felhalmozódhatnak, végül CO₂ és H₂O keletkeztek, és sok hőenergiát bocsátottak ki.Ha rossz a szellőzés, a mikroba hatására a monoszacharid lassan lebomlik, kevesebb hőt termel, és felhalmozódik néhány köztes termék – szerves savak.Gáztaszító mikroorganizmusok jelenlétében redukáló anyagok, például CH4 és H₂ képződhetnek.

• Bomlás nitrogéntartalmú szerves anyagokból

A komposztban található nitrogéntartalmú szerves anyagok közé tartozik a fehérje, aminosavak, alkaloidok, humusz stb.A humusz kivételével a legtöbb könnyen lebomlik.Például a fehérje a mikroorganizmus által szekretált proteáz hatására lépésről lépésre lebomlik, különböző aminosavakat termel, majd ammóniumsót, illetve nitrátot képez ammóniás, illetve nitrálás útján, amelyeket a növények fel tudnak venni és hasznosítani tudnak.

• Foszfortartalmú szerves vegyületek átalakulása a komposztban

Számos szaprofita mikroorganizmus hatására foszforsav képződik, amely tápanyaggá válik, amelyet a növények fel tudnak venni és hasznosítani tudnak.

• Kéntartalmú szerves anyagok átalakítása

Kéntartalmú szerves anyagok a komposztban, a mikroorganizmusok hidrogén-szulfid termelő szerepén keresztül.A hidrogén-szulfid könnyen felhalmozódik a nem kedvelt gázok környezetében, és mérgező lehet a növényekre és a mikroorganizmusokra.De jól szellőztetett körülmények között a kénhidrogén kénsavvá oxidálódik a kénbaktériumok hatására, és reakcióba lép a komposzt alapjával, és szulfátot képez, amely nemcsak a hidrogén-szulfid toxicitását szünteti meg, hanem kéntartalmú tápanyaggá válik, amelyet a növények fel tudnak venni.Rossz szellőzés mellett szulfatizálódás következett be, aminek következtében a H₂S elveszett és megmérgezte a növényt.A komposzt erjesztésének folyamatában a komposzt rendszeres átforgatásával javítható a komposzt levegőztetése, így a kéntelenítés megszüntethető.

• Lipidek és aromás szerves vegyületek átalakítása

Mint például a tannin és a gyanta, összetett és lassan bomlik le, a végtermék pedig szintén CO₂ és víz. A lignin egy stabil szerves vegyület, amely növényi anyagokat (például kéreg, fűrészpor stb.) tartalmaz a komposztálás során.Bonyolult szerkezete és aromás magja miatt nagyon nehezen bomlik le.Jó szellőzés mellett az aromás mag a gombák és az Actinomycetes hatására quinoid vegyületekké alakulhat, amelyek a humusz újraszintézisének egyik alapanyaga.Természetesen ezek az anyagok bizonyos feltételek mellett továbbra is lebomlanak.

Összefoglalva, a komposztált szerves anyagok mineralizációja gyors hatású tápanyagot biztosíthat a növények és mikroorganizmusok számára, energiát biztosíthat a mikrobiális tevékenységhez, valamint alapanyagokat készíthet a komposztált szerves anyagok humifikálásához.Ha a komposztálást aerob mikroorganizmusok uralják, a szerves anyag gyorsan mineralizálódik, több szén-dioxidot, vizet és egyéb tápanyagokat termel, gyorsan és alaposan lebomlik, és sok hőenergiát bocsát ki. A szerves anyagok lebomlása lassú és gyakran nem teljes, kevesebb szabadul fel. hőenergia, és a bomlástermékek a növényi tápanyagok mellett könnyen felhalmozódnak benne szerves savak és redukáló anyagok, mint a CH4, H2S, PH3, H₂ stb.A komposzt erjedés közbeni kiborítása tehát a mikrobiális tevékenység típusát is hivatott megváltoztatni a káros anyagok eltávolítása érdekében.

2.1.2 Szerves anyagok nedvesítése

A humusz képződésével kapcsolatban számos elmélet létezik, amelyek nagyjából két szakaszra oszthatók: az első szakaszban, amikor a szerves maradványok lebomlanak a humuszmolekulákat alkotó nyersanyagokká, a második szakaszban a polifenol oxidálódik kinonná. a mikroorganizmus által kiválasztott polifenol-oxidáz segítségével, majd a kinont aminosavval vagy peptiddel kondenzálják humusz monomerré.Mivel a fenol, kinin, aminosav változatosság, a kölcsönös kondenzáció nem egyforma, így a humuszmonomer képződése is változatos.Különböző körülmények között ezek a monomerek tovább kondenzálódnak, és különböző méretű molekulákat képeznek.

2.2 Nehézfémek átalakulása a komposztálás során

A települési iszap az egyik legjobb alapanyag a komposztáláshoz és az erjesztéshez, mivel gazdag tápanyagot és szerves anyagot tartalmaz a növények növekedéséhez.De a települési iszap gyakran tartalmaz nehézfémeket, ezek a nehézfémek általában higanyt, krómot, kadmiumot, ólmot, arzént stb.A mikroorganizmusok, különösen a baktériumok és gombák fontos szerepet játszanak a nehézfémek biotranszformációjában.Bár egyes mikroorganizmusok megváltoztathatják a nehézfémek jelenlétét a környezetben, mérgezőbbé tehetik a vegyi anyagokat és súlyos környezeti problémákat okozhatnak, vagy koncentrálhatnak nehézfémeket, és felhalmozódhatnak a táplálékláncon keresztül.Egyes mikrobák azonban segíthetnek a környezet javításában azáltal, hogy közvetlen és közvetett cselekvésekkel eltávolítják a nehézfémeket a környezetből.A HG mikrobiális átalakítása három szempontot foglal magában, nevezetesen a szervetlen higany (Hg2+) metilezését, a szervetlen higany (Hg2+) HG0-vá történő redukálását, a metil-higany és más szerves higanyvegyületek HG0-vá történő redukcióját.Ezeket a szervetlen és szerves higanyt elemi higanygá alakítani képes mikroorganizmusokat higanyrezisztens mikroorganizmusoknak nevezzük.Bár a mikroorganizmusok nem képesek lebontani a nehézfémeket, képesek csökkenteni a nehézfémek toxicitását azáltal, hogy szabályozzák átalakulási útvonalukat.

2.3. Komposztálási és fermentációs folyamat

A komposztálás a hulladék stabilizálásának egyik formája, de speciális páratartalom, levegőztetési feltételek és mikroorganizmusok szükségesek a megfelelő hőmérséklet eléréséhez.A hőmérsékletről úgy gondolják, hogy meghaladja a 45 °C-ot (körülbelül 113 Fahrenheit-fok), ami elég magas ahhoz, hogy inaktiválja a kórokozókat és elpusztítsa a gyommagvakat.Az ésszerű komposztálás után a maradék szerves anyag bomlási sebessége alacsony, viszonylag stabil, és a növények könnyen felveszik.A komposztálás után a szag jelentősen csökkenthető.

A komposztálási folyamatban számos különböző típusú mikroorganizmus vesz részt.Az alapanyagok és a körülmények változása miatt a különböző mikroorganizmusok mennyisége is folyamatosan változik, így a komposztálási folyamatban mindig nem dominálnak mikroorganizmusok.Minden környezetnek megvan a saját mikrobiális közössége, és a mikrobiális sokféleség lehetővé teszi a komposztálást, hogy elkerülje a rendszer összeomlását még akkor is, ha a külső körülmények megváltoznak.

A komposztálási folyamatot főként mikroorganizmusok végzik, amely a komposztálási fermentáció fő része.A komposztálásban részt vevő mikrobák két forrásból származnak: a szerves hulladékban már jelen lévő nagyszámú mikrobából és egy mesterséges mikrobiális oltóanyagból.Bizonyos körülmények között ezek a törzsek erősen képesek egyes szerves hulladékok lebontására, és az erős aktivitás, a gyors terjedés és a szerves anyagok gyors lebomlásának jellemzői, amelyek felgyorsíthatják a komposztálási folyamatot, lerövidíthetik a komposztálási reakcióidőt.

A komposztálást általában kétféle aerob komposztálásra és anaerob komposztálásra osztják.Az aerob komposztálás szerves anyagok bomlási folyamata aerob körülmények között, anyagcseretermékei főként szén-dioxid, víz és hő;az anaerob komposztálás szerves anyagok lebontási folyamata anaerob körülmények között, az anaerob bomlás végső metabolitjai a metán, a szén-dioxid és számos kis molekulatömegű köztes termék, például szerves savak.

A komposztálási folyamatban részt vevő fő mikrobiális fajok a baktériumok, gombák és aktinomyceták.Ez a háromféle mikroorganizmus mindegyike rendelkezik mezofil baktériumokkal és hipertermofil baktériumokkal.

A komposztálási folyamat során a mikrobapopuláció felváltva az alábbiak szerint változott: az alacsony és közepes hőmérsékletű mikrobaközösségek közepes és magas hőmérsékletű, a közepes és magas hőmérsékletű mikrobiális közösségek pedig közepes és alacsony hőmérsékletű mikrobiális közösségekké.A komposztálási idő meghosszabbodásával a baktériumok száma fokozatosan csökkent, az aktinomyceták fokozatosan növekedtek, a komposztálás végén a penész és az élesztő jelentősen csökkent.

A szerves komposzt fermentációs folyamata egyszerűen négy szakaszra osztható:

2.3.1 A fűtési szakaszban

A komposztálás kezdeti szakaszában a komposztban található mikroorganizmusok főként mérsékelt hőmérsékletűek és jó légkörűek, ezek közül a leggyakrabban a nem spóra baktériumok, a spórabaktériumok és a penészgombák.Beindítják a komposzt erjedési folyamatát, és jó légkör mellett erőteljesen lebontják a szerves anyagokat (pl. egyszerű cukor, keményítő, fehérje stb.), sok hőt termelve és folyamatosan emelve a komposzt hőmérsékletét, az emelkedést A körülbelül 20 °C (körülbelül 68 Fahrenheit-fok) és 40 °C (körülbelül 104 Fahrenheit-fok) közötti hőmérsékletet lázas szakasznak vagy köztes hőmérsékleti szakasznak nevezik.

2.3.2 Magas hőmérsékleten

A meleg mikroorganizmusok fokozatosan átveszik a hatalmat a meleg fajok felett, és a hőmérséklet tovább emelkedik, általában 50 °C (körülbelül 122 Fahrenheit-fok) fölé, néhány napon belül a magas hőmérsékleti fázisba.A magas hőmérsékletű stádiumban a jó meleg aktinomicéták és a jó meleg gombák válnak fő fajtá.Lebontják a komposztban lévő összetett szerves anyagokat, mint a cellulóz, hemicellulóz, pektin stb.A hő felgyülemlik, és a komposzt hőmérséklete 60 °C-ra (körülbelül 140 Fahrenheit-fokra) emelkedik, ez nagyon fontos a komposztálási folyamat felgyorsítása érdekében.A komposzt helytelen komposztálása, csak nagyon rövid, magas hőmérsékletű időszak, vagy nincs magas hőmérséklet, ezért nagyon lassú érési idő, fél év vagy annál hosszabb idő alatt nem félérett állapot.

2.3.3 A hűtési fázis alatt

A magas hőmérsékleti fázisban egy bizonyos idő elteltével a cellulóz, hemicellulóz és pektin anyagok nagy része lebomlik, így nehezen lebomló komplex komponensek (pl. lignin) és újonnan képződött humusz, csökkent a mikroorganizmusok aktivitása. és a hőmérséklet fokozatosan csökkent.Amikor a hőmérséklet 40 °C (kb. 104 Fahrenheit-fok) alá csökken, a mezofil mikroorganizmusok válnak a domináns fajokká.

Ha a lehűlési szakasz korán jön, a komposztálás körülményei nem ideálisak, és a növényi anyagok lebomlása sem elegendő.Ezen a ponton lehet fordítani a halom, egy halom anyagkeverés, így termel második fűtés, fűtés, hogy elősegítse a komposztálást.

2.3.4 Érettségi és műtrágyatartósítási szakasz

A komposztálás után a térfogat csökken és a komposzt hőmérséklete a levegő hőmérsékleténél valamivel magasabbra csökken, majd a komposztot szorosan össze kell nyomni, ami anaerob állapotot és a szerves anyagok mineralizációjának gyengülését eredményezi, a műtrágya megtartása érdekében.

Röviden, a szerves komposzt fermentációs folyamata a mikrobiális anyagcsere és szaporodás folyamata.A mikrobiális anyagcsere folyamata a szerves anyagok lebontásának folyamata.A szerves anyagok bomlása energiát termel, ami mozgatja a komposztálási folyamatot, növeli a hőmérsékletet és kiszárítja a nedves aljzatot.

 
Ha bármilyen egyéb kérdése vagy igénye van, forduljon hozzánk az alábbi módokon:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com