Принцип на ферментация на органичен компост

1. Преглед

Всеки вид квалифицирано висококачествено производство на органичен компост трябва да премине през процеса на ферментация на компостиране.Компостирането е процес, при който органичната материя се разгражда и стабилизира от микроорганизми при определени условия, за да се получи продукт, подходящ за използване на земята.

Компостирането, древен и прост метод за третиране на органични отпадъци и производство на тор, привлече голямо внимание в много страни поради своето екологично значение, но също така носи ползи за селскостопанското производство.Съобщава се, че болестите, пренасяни от почвата, могат да се контролират чрез използване на разложен компост като легло за семена.След високотемпературния етап на процеса на компостиране броят на антагонистичните бактерии може да достигне много високо ниво, не е лесно да се разложи, стабилен е и лесно се абсорбира от културите.Междувременно действието на микроорганизмите може да намали токсичността на тежките метали в определен диапазон.Може да се види, че компостирането е прост и ефективен начин за производство на биоорганичен тор, който е от полза за развитието на екологичното земеделие. 

Защо компостът работи по този начин?Следва по-подробно описание на принципите на компостиране:

 2. Принцип на ферментация на органичен компост

2.1 Преобразуване на органична материя по време на компостиране

Трансформацията на органичната материя в компоста под действието на микроорганизми може да се обобщи в два процеса: единият е минерализацията на органичната материя, тоест разлагането на сложна органична материя в прости вещества, другият е процесът на хумификация на органичната материя, т.е. разграждането и синтеза на органична материя за получаване на по-сложна специална органична материя-хумус.Двата процеса се извършват едновременно, но в противоположна посока.При различни условия интензивността на всеки процес е различна.

2.1.1 Минерализация на органичните вещества

• Разлагане на безазотни органични вещества

Полизахаридните съединения (нишесте, целулоза, хемицелулоза) първо се хидролизират до монозахариди от хидролитични ензими, секретирани от микроорганизми.Междинните продукти като алкохол, оцетна киселина и оксалова киселина не се натрупват лесно и накрая образуват CO₂ и H₂O и отделят много топлинна енергия.Ако вентилацията е лоша, под действието на микроба монозахаридът ще се разложи бавно, ще отделя по-малко топлина и ще натрупва някои междинни продукти - органични киселини.В условията на отблъскващи газове микроорганизми могат да се произвеждат редуциращи вещества като CH₄ и H₂.

• Разлагане от азотсъдържаща органична материя

Азотсъдържащата органична материя в компоста включва протеини, аминокиселини, алкалоиди, хумус и т.н.С изключение на хумуса, повечето лесно се разлагат.Например протеинът, под действието на протеаза, секретирана от микроорганизма, се разгражда стъпка по стъпка, произвежда различни аминокиселини и след това образува съответно амониева сол и нитрат чрез амоняк и нитриране, които могат да бъдат абсорбирани и използвани от растенията.

• Трансформация на фосфорсъдържащи органични съединения в компост

Под действието на различни сапрофитни микроорганизми, образува фосфорна киселина, която се превръща в хранително вещество, което растенията могат да усвоят и използват.

• Превръщане на сяросъдържаща органична материя

Органична материя, съдържаща сяра в компоста, чрез ролята на микроорганизмите за производство на сероводород.Сероводородът лесно се натрупва в среда на неприятен газ и може да бъде токсичен за растенията и микроорганизмите.Но при добре проветрени условия сероводородът се окислява до сярна киселина под действието на серни бактерии и реагира с основата на компоста, за да образува сулфат, който не само елиминира токсичността на сероводорода и се превръща в серни хранителни вещества, които растенията могат да абсорбират.При условие на лоша вентилация настъпи сулфатиране, което доведе до загуба на H₂S и отравяне на растението.В процеса на ферментация на компоста, аерирането на компоста може да се подобри чрез редовно обръщане на компоста, така че анти-сулфурацията може да бъде елиминирана.

• Превръщане на липиди и ароматни органични съединения

Като танин и смола, той е сложен и се разлага бавно, а крайните продукти също са CO₂ и вода. Лигнинът е стабилно органично съединение, съдържащо растителни материали (като кора, дървени стърготини и др.) при компостиране.Много трудно се разлага поради сложната си структура и ароматно ядро.При условие на добра вентилация, ароматното ядро ​​може да се превърне в хиноидни съединения чрез действието на гъби и актиномицети, което е една от суровините за ресинтеза на хумус.Разбира се, тези вещества ще продължат да се разграждат при определени условия.

В обобщение, минерализацията на компостирана органична материя може да осигури бързодействащи хранителни вещества за култури и микроорганизми, да осигури енергия за микробни дейности и да подготви основни материали за хумификация на компостирана органична материя.Когато компостирането е доминирано от аеробни микроорганизми, органичната материя бързо се минерализира, за да произведе повече въглероден диоксид, вода и други хранителни вещества, разлага се бързо и напълно и освобождава много топлинна енергия. Разграждането на органичната материя е бавно и често непълно, освобождавайки по-малко топлинна енергия и продуктите на разлагане са в допълнение към хранителните вещества за растенията, лесно е да се натрупват органични киселини и редуциращи вещества като CH₄, H₂S, PH3, H₂ и др.Следователно преобръщането на компоста по време на ферментация също има за цел да промени вида на микробната активност, за да елиминира вредните вещества.

2.1.2 Хумификация на органична материя

Има много теории за образуването на хумус, които могат грубо да бъдат разделени на два етапа: първият етап, когато органичните остатъци се разпадат, за да образуват суровините, които изграждат хумусните молекули, във втория етап полифенолът се окислява до хинон от полифенолоксидазата, секретирана от микроорганизма, и след това хинонът се кондензира с аминокиселина или пептид, за да се образува хумусен мономер.Тъй като фенол, хинин, разнообразие от аминокиселини, взаимната кондензация не е по същия начин, така че образуването на хумусен мономер също е разнообразно.При различни условия тези мономери допълнително кондензират, за да образуват молекули с различни размери.

2.2 Преобразуване на тежки метали по време на компостиране

Битовите утайки са една от най-добрите суровини за компостиране и ферментация, тъй като съдържат богати хранителни вещества и органични вещества за растежа на културите.Но градските утайки често съдържат тежки метали, тези тежки метали обикновено се отнасят до живак, хром, кадмий, олово, арсен и т.н.Микроорганизмите, особено бактериите и гъбите, играят важна роля в биотрансформацията на тежките метали.Въпреки че някои микроорганизми могат да променят присъствието на тежки метали в околната среда, да направят химикалите по-токсични и да причинят сериозни екологични проблеми или да концентрират тежки метали и да се натрупват по хранителната верига.Но някои микроби могат да помогнат за подобряване на околната среда чрез премахване на тежки метали от околната среда чрез преки и непреки действия.Микробната трансформация на HG включва три аспекта, т.е. метилиране на неорганичен живак (Hg₂+), редукция на неорганичен живак (Hg₂+) до HG0, разлагане и редукция на метилживак и други органични живачни съединения до HG0.Тези микроорганизми, способни да превръщат неорганичния и органичния живак в елементарен живак, се наричат ​​устойчиви на живак микроорганизми.Въпреки че микроорганизмите не могат да разграждат тежките метали, те могат да намалят токсичността на тежките метали, като контролират техния път на трансформация.

2.3 Процес на компостиране и ферментация

Компостирането е форма на стабилизиране на отпадъците, но изисква специална влажност, условия на аерация и микроорганизми, за да се постигне правилната температура.Смята се, че температурата е по-висока от 45 °C (около 113 градуса по Фаренхайт), поддържайки я достатъчно висока, за да инактивира патогените и да убие семената на плевелите.Скоростта на разлагане на остатъчната органична материя след разумно компостиране е ниска, относително стабилна и лесна за усвояване от растенията.Миризмата може да бъде значително намалена след компостиране.

Процесът на компостиране включва много различни видове микроорганизми.Поради промяната в суровините и условията, количеството на различните микроорганизми също се променя постоянно, така че никакви микроорганизми не винаги доминират в процеса на компостиране.Всяка среда има своя специфична микробна общност, а микробното разнообразие позволява компостирането, за да се избегне срив на системата, дори когато външните условия се променят.

Процесът на компостиране се извършва главно от микроорганизми, които са основното тяло на ферментацията на компостиране.Микробите, участващи в компостирането, идват от два източника: голям брой микроби, които вече присъстват в органичните отпадъци, и изкуствен микробен инокулум.При определени условия тези щамове имат силна способност да разграждат някои органични отпадъци и имат характеристиките на силна активност, бързо размножаване и бързо разлагане на органична материя, което може да ускори процеса на компостиране, да съкрати времето за реакция на компостиране.

Компостирането обикновено се разделя на два вида аеробно компостиране и анаеробно компостиране.Аеробното компостиране е процес на разлагане на органични материали при аеробни условия и неговите метаболитни продукти са главно въглероден диоксид, вода и топлина;анаеробното компостиране е процесът на разлагане на органични материали при анаеробни условия, крайните метаболити на анаеробното разлагане са метан, въглероден диоксид и много междинни продукти с ниско молекулно тегло, като органични киселини.

Основните видове микроби, участващи в процеса на компостиране, са бактерии, гъбички и актиномицети.Всички тези три вида микроорганизми имат мезофилни бактерии и хипертермофилни бактерии.

По време на процеса на компостиране микробната популация се променя последователно, както следва: микробните общности с ниска и средна температура се променят на микробни общности със средна и висока температура, а микробните общности със средна и висока температура се променят на микробна общност със средна и ниска температура.С удължаването на времето за компостиране бактериите постепенно намаляват, актиномицетите постепенно се увеличават, а мухълът и дрождите в края на компостирането значително намаляват.

Процесът на ферментация на органичен компост може просто да бъде разделен на четири етапа:

2.3.1 По време на етапа на нагряване

По време на началния етап на компостиране микроорганизмите в компоста са предимно с умерена температура и добра атмосфера, най-често срещаните от които са неспорови бактерии, спорови бактерии и плесени.Те започват процеса на ферментация на компоста и разграждат органичната материя (като проста захар, нишесте, протеин и др.) енергично при условие на добра атмосфера, като произвеждат много топлина и непрекъснато повишават температурата на компоста, покачването от около 20 °C (около 68 градуса по Фаренхайт) до 40 °C (около 104 градуса по Фаренхайт) се нарича фебрилен стадий или етап на междинна температура.

2.3.2 При високи температури

Топлите микроорганизми постепенно превземат топлите видове и температурата продължава да се повишава, обикновено над 50 °C (около 122 градуса по Фаренхайт) в рамките на няколко дни, във фазата на висока температура.В стадия на висока температура актиномицетите с добра топлина и гъбата с добра топлина стават основните видове.Те разграждат сложната органична материя в компоста, като целулоза, хемицелулоза, пектин и т.н.Топлината се натрупва и температурата на компоста се повишава до 60 °C (около 140 градуса по Фаренхайт), това е много важно за ускоряване на процеса на компостиране.Неправилно компостиране на компост, само много кратък период с висока температура или липса на висока температура и следователно много бавна зрялост, след половин година или повече период не е полузряло състояние.

2.3.3 По време на фазата на охлаждане

След определен период по време на високотемпературната фаза, повечето от целулозата, хемицелулозата и пектиновите вещества са били разградени, оставяйки след себе си трудно разградими сложни компоненти (напр. лигнин) и новообразуван хумус, активността на микроорганизмите намалява и температурата постепенно спадна.Когато температурата падне под 40 °C (около 104 градуса по Фаренхайт), мезофилните микроорганизми стават доминиращи видове

Ако етапът на охлаждане настъпи рано, условията за компостиране не са идеални и разлагането на растителните материали не е достатъчно.В този момент може да се превърне купчината, купчина смесване на материали, така че да произвежда второ отопление, отопление, за насърчаване на компостирането.

2.3.4 Зрялост и етап на запазване на тора

След компостирането обемът намалява и температурата на компоста пада до малко по-висока от температурата на въздуха, след което компостът трябва да се пресова плътно, което води до анаеробно състояние и отслабва минерализацията на органичната материя, за да се запази торът.

Накратко, процесът на ферментация на органичния компост е процес на микробен метаболизъм и размножаване.Процесът на микробен метаболизъм е процес на разлагане на органични вещества.Разграждането на органичната материя произвежда енергия, която задвижва процеса на компостиране, повишава температурата и изсушава мокрия субстрат.

 
Ако имате други въпроси или нужди, моля свържете се с нас по следните начини:
whatsapp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com