1. Overzicht
Elke vorm van gekwalificeerde biologische compostproductie van hoge kwaliteit moet het composteringsfermentatieproces doorlopen.Composteren is een proces waarbij organisch materiaal onder bepaalde omstandigheden wordt afgebroken en gestabiliseerd door micro-organismen om een product te produceren dat geschikt is voor landgebruik.
Composteren, een oude en eenvoudige methode om organisch afval te behandelen en kunstmest te maken, heeft in veel landen veel aandacht getrokken vanwege het ecologische belang ervan. Het brengt ook voordelen met zich mee voor de landbouwproductie.Er is gemeld dat bodemziekten kunnen worden bestreden door ontbonden compost als zaaibed te gebruiken.Na de hoge-temperatuurfase van het composteringsproces kan het aantal antagonistische bacteriën een zeer hoog niveau bereiken, het is niet gemakkelijk te ontleden, stabiel en gemakkelijk door gewassen te worden opgenomen.Ondertussen kan de werking van micro-organismen de toxiciteit van zware metalen in een bepaald bereik verminderen.Men kan zien dat composteren een eenvoudige en effectieve manier is om bio-organische mest te produceren, wat gunstig is voor de ontwikkeling van ecologische landbouw.
Waarom werkt compost zo?Het volgende is een meer gedetailleerde beschrijving van de principes van composteren:
2. Principe van biologische compostfermentatie
2.1 Omzetting van organische stof tijdens compostering
De transformatie van organische stof in compost onder invloed van micro-organismen kan worden samengevat in twee processen: de ene is de mineralisatie van organische stof, dat wil zeggen de ontbinding van complexe organische stof in eenvoudige stoffen, de andere is het humificatieproces van organische stof, dat wil zeggen, de ontbinding en synthese van organisch materiaal om complexere speciale organische materie-humus te produceren.De twee processen worden tegelijkertijd uitgevoerd, maar in tegengestelde richting.Onder verschillende omstandigheden is de intensiteit van elk proces anders.
2.1.1 Mineralisatie van organisch materiaal
- Afbraak van stikstofvrij organisch materiaal
Polysaccharideverbindingen (zetmeel, cellulose, hemicellulose) worden eerst gehydrolyseerd tot monosacchariden door hydrolytische enzymen die worden uitgescheiden door micro-organismen.De tussenproducten zoals alcohol, azijnzuur en oxaalzuur waren niet gemakkelijk te accumuleren en vormden uiteindelijk CO₂ en H₂O, waarbij veel warmte-energie vrijkwam.Als de ventilatie slecht is, zal de monosaccharide onder invloed van de microbe langzaam ontleden, minder warmte produceren en enkele tussenproducten - organische zuren - verzamelen.Onder de voorwaarde van gasafstotende micro-organismen kunnen reducerende stoffen zoals CH₄ en H₂ worden geproduceerd.
- Afbraak van stikstofhoudend organisch materiaal
Stikstofhoudend organisch materiaal in compost omvat eiwitten, aminozuren, alkaloïden, hummus, enzovoort.Behalve humus zijn de meeste gemakkelijk afbreekbaar.Eiwit wordt bijvoorbeeld, onder invloed van een door het micro-organisme uitgescheiden protease, stap voor stap afgebroken, produceert verschillende aminozuren en vormt vervolgens respectievelijk ammoniumzout en nitraat door ammoniak en nitratie, die door planten kunnen worden opgenomen en gebruikt.
- Omzetting van fosforhoudende organische verbindingen in compost
Vormt onder invloed van een verscheidenheid aan saprofytische micro-organismen fosforzuur, dat een voedingsstof wordt die planten kunnen opnemen en gebruiken.
- Omzetting van zwavelhoudend organisch materiaal
Zwavelhoudend organisch materiaal in de compost, door de rol van micro-organismen om waterstofsulfide te produceren.Waterstofsulfide hoopt zich gemakkelijk op in een omgeving met een hekel aan gas en kan giftig zijn voor planten en micro-organismen.Maar onder goed geventileerde omstandigheden wordt waterstofsulfide geoxideerd tot zwavelzuur onder invloed van zwavelbacteriën en reageert het met de basis van compost om sulfaat te vormen, dat niet alleen de giftigheid van waterstofsulfide elimineert, en zwavelvoedingsstoffen wordt die planten kunnen opnemen.Onder slechte ventilatie trad de sulfatering op, waardoor H₂S verloren ging en de plant vergiftigde.Tijdens het fermentatieproces van compost kan de beluchting van compost worden verbeterd door de compost regelmatig om te draaien, zodat de anti-zwavelvorming kan worden geëlimineerd.
- Omzetting van lipiden en aromatische organische verbindingen
Zoals tannine en hars, is complex en breekt langzaam af, en de eindproducten zijn ook CO₂ en water. Lignine is een stabiele organische verbinding die plantaardig materiaal (zoals schors, zaagsel, enz.) Bij compostering bevat.Het is erg moeilijk te ontleden vanwege de complexe structuur en aromatische kern.Onder voorwaarde van goede ventilatie kan de aromatische kern worden omgezet in quinoïde verbindingen door de werking van schimmels en Actinomyceten, een van de grondstoffen voor de hersynthese van humus.Uiteraard blijven deze stoffen onder bepaalde voorwaarden afgebroken worden.
Samenvattend kan de mineralisatie van gecomposteerd organisch materiaal zorgen voor snelwerkende voedingsstoffen voor gewassen en micro-organismen, energie leveren voor microbiële activiteiten en basismaterialen voorbereiden voor de humificatie van gecomposteerd organisch materiaal.Wanneer compostering wordt gedomineerd door aerobe micro-organismen, mineraliseert de organische stof snel om meer koolstofdioxide, water en andere voedingsstoffen te produceren, ontleedt ze snel en grondig en komt er veel warmte-energie vrij. De afbraak van organische stof is langzaam en vaak onvolledig, waardoor er minder vrijkomt warmte-energie, en de afbraakproducten zijn naast plantenvoedingsstoffen, het is gemakkelijk om organische zuren en reductieve stoffen zoals CH₄, H₂S, PH₃, H₂, enz. Op te hopen.Het storten van compost tijdens de fermentatie is daarom ook bedoeld om het type microbiële activiteit te veranderen om schadelijke stoffen te elimineren.
2.1.2 Humificatie van organisch materiaal
Er zijn veel theorieën over de vorming van humus, die grofweg in twee fasen kan worden verdeeld: de eerste fase, wanneer organische residuen worden afgebroken om de grondstoffen te vormen waaruit de humusmoleculen bestaan, in de tweede fase wordt polyfenol geoxideerd tot chinon door de polyfenoloxidase die door het micro-organisme wordt afgescheiden, en vervolgens wordt chinon gecondenseerd met aminozuur of peptide om humusmonomeer te vormen.Omdat fenol, kinine, aminozuurvariëteit, wederzijdse condensatie niet op dezelfde manier is, is de vorming van humusmonomeer ook divers.Onder verschillende omstandigheden condenseren deze monomeren verder om moleculen van verschillende groottes te vormen.
2.2 Omzetting van zware metalen tijdens compostering
Het gemeentelijk slib is een van de beste grondstoffen voor compostering en vergisting omdat het rijke voedingsstoffen en organisch materiaal bevat voor de groei van gewassen.Maar gemeentelijk slib bevat vaak zware metalen, deze zware metalen verwijzen over het algemeen naar kwik, chroom, cadmium, lood, arseen, enzovoort.Micro-organismen, vooral bacteriën en schimmels, spelen een belangrijke rol bij de biotransformatie van zware metalen.Hoewel sommige micro-organismen de aanwezigheid van zware metalen in het milieu kunnen veranderen, chemicaliën giftiger kunnen maken en ernstige milieuproblemen kunnen veroorzaken, of zware metalen kunnen concentreren en zich ophopen in de voedselketen.Maar sommige microben kunnen het milieu helpen verbeteren door zware metalen uit het milieu te verwijderen door middel van directe en indirecte acties.Microbiële transformatie van HG omvat drie aspecten, namelijk methylering van anorganisch kwik (Hg₂+), reductie van anorganisch kwik (Hg₂+) tot HG0, ontleding en reductie van methylkwik en andere organische kwikverbindingen tot HG0.Deze micro-organismen die in staat zijn om anorganisch en organisch kwik om te zetten in elementair kwik, worden kwik-resistente micro-organismen genoemd.Hoewel micro-organismen zware metalen niet kunnen afbreken, kunnen ze de toxiciteit van zware metalen verminderen door hun transformatieroute te beheersen.
2.3 Compostering en fermentatieproces
Composteren is een vorm van afvalstabilisatie, maar het vereist speciale vochtigheid, beluchtingsomstandigheden en micro-organismen om de juiste temperatuur te produceren.Aangenomen wordt dat de temperatuur hoger is dan 45 °C (ongeveer 113 graden Fahrenheit), waardoor deze hoog genoeg blijft om ziekteverwekkers te inactiveren en onkruidzaden te doden.De afbraaksnelheid van organisch restmateriaal na redelijke compostering is laag, relatief stabiel en gemakkelijk opneembaar voor planten.De geur kan sterk verminderd worden na compostering.
Bij het composteringsproces zijn veel verschillende soorten micro-organismen betrokken.Door de verandering van grondstoffen en omstandigheden verandert ook de hoeveelheid van verschillende micro-organismen voortdurend, zodat er niet altijd micro-organismen het composteringsproces domineren.Elke omgeving heeft zijn specifieke microbiële gemeenschap en de microbiële diversiteit maakt compostering mogelijk om systeeminstorting te voorkomen, zelfs wanneer externe omstandigheden veranderen.
Het composteringsproces wordt voornamelijk uitgevoerd door micro-organismen, het belangrijkste onderdeel van composterende fermentatie.De microben die betrokken zijn bij compostering zijn afkomstig van twee bronnen: een groot aantal microben die al aanwezig zijn in organisch afval, en een kunstmatig microbieel inoculum.Onder bepaalde omstandigheden hebben deze soorten een sterk vermogen om organisch afval af te breken en hebben ze de kenmerken van sterke activiteit, snelle voortplanting en snelle afbraak van organisch materiaal, wat het composteringsproces kan versnellen en de reactietijd van het composteren kan verkorten.
Compostering wordt over het algemeen verdeeld in twee soorten aërobe compostering en anaërobe compostering.Aërobe compostering is het afbraakproces van organische materialen onder aërobe omstandigheden, en de metabolische producten zijn voornamelijk koolstofdioxide, water en warmte;anaerobe compostering is het afbraakproces van organische materialen onder anaerobe omstandigheden, de uiteindelijke metabolieten van anaerobe afbraak zijn methaan, kooldioxide en vele laagmoleculaire tussenproducten, zoals organische zuren.
De belangrijkste microbiële soorten die betrokken zijn bij het composteringsproces zijn bacteriën, schimmels en actinomyceten.Deze drie soorten micro-organismen hebben allemaal mesofiele bacteriën en hyperthermofiele bacteriën.
Tijdens het composteringsproces veranderde de microbiële populatie afwisselend als volgt: microbiële gemeenschappen bij lage en gemiddelde temperatuur veranderden in microbiële gemeenschappen bij gemiddelde en hoge temperatuur, en microbiële gemeenschappen bij gemiddelde en hoge temperatuur veranderden in de microbiële gemeenschap bij gemiddelde en lage temperatuur.Met de verlenging van de composteertijd namen de bacteriën geleidelijk af, namen de actinomyceten geleidelijk toe en namen schimmels en gisten aan het einde van de compostering aanzienlijk af.
Het fermentatieproces van biologische compost kan eenvoudig worden onderverdeeld in vier fasen:
2.3.1 Tijdens de verwarmingsfase
Tijdens de beginfase van het composteren hebben de micro-organismen in de compost voornamelijk een gematigde temperatuur en een goede atmosfeer, waarvan de meest voorkomende niet-sporenbacteriën, sporenbacteriën en schimmels zijn.Ze starten het fermentatieproces van compost en ontleden organisch materiaal (zoals eenvoudige suiker, zetmeel, eiwit, enz.) Krachtig onder de voorwaarde van een goede atmosfeer, waarbij veel warmte wordt geproduceerd en de temperatuur van compost continu wordt verhoogd, de opkomst van ongeveer 20 ° C (ongeveer 68 graden Fahrenheit) tot 40 ° C (ongeveer 104 graden Fahrenheit) wordt het febriele stadium of het tussenliggende temperatuurstadium genoemd.
2.3.2 Bij hoge temperaturen
Warme micro-organismen nemen het geleidelijk over van de warme soorten en de temperatuur blijft stijgen, meestal binnen enkele dagen boven de 50 °C (ongeveer 122 graden Fahrenheit), naar de fase van hoge temperatuur.In het hoge-temperatuurstadium worden de goede hitte-actinomyceten en de goede hitte-schimmel de belangrijkste soort.Ze breken de complexe organische stoffen in de compost af, zoals cellulose, hemicellulose, pectine, enzovoort.De hitte bouwt zich op en de composttemperatuur stijgt tot 60 °C (ongeveer 140 graden Fahrenheit), dit is erg belangrijk om het composteringsproces te versnellen.Onjuiste compostering van compost, slechts een zeer korte periode van hoge temperatuur, of geen hoge temperatuur, en daarom een zeer langzame rijpheid, in een periode van een half jaar of langer is geen half volwassen staat.
2.3.3 Tijdens de koelfase
Na een bepaalde periode tijdens de hoge-temperatuurfase zijn de meeste cellulose-, hemicellulose- en pectinestoffen afgebroken, waardoor moeilijk afbreekbare complexe componenten (bijv. Lignine) en nieuw gevormde humus achterblijven, de activiteit van micro-organismen nam af en de temperatuur nam geleidelijk af.Wanneer de temperatuur onder de 40 °C (ongeveer 104 graden Fahrenheit) zakt, worden mesofiele micro-organismen de dominante soort
Als de afkoelfase vroeg komt, zijn de composteringsomstandigheden niet ideaal en is de afbraak van plantaardig materiaal niet voldoende.Op dit punt kan de stapel een stapelmateriaal mengen, zodat het een tweede verwarming produceert, verwarming, om compostering te bevorderen.
2.3.4 Rijpheid en bemestingsfase
Na het composteren neemt het volume af en daalt de temperatuur van compost tot iets hoger dan de temperatuur van de lucht, daarna moet de compost stevig worden aangedrukt, wat resulteert in een anaerobe toestand en verzwakking van de mineralisatie van organisch materiaal, om kunstmest te behouden.
Kortom, het fermentatieproces van organische compost is het proces van microbieel metabolisme en reproductie.Het proces van microbieel metabolisme is het proces van afbraak van organisch materiaal.De afbraak van organisch materiaal levert energie op, die het composteringsproces aandrijft, de temperatuur verhoogt en het natte substraat droogt.
Als u nog andere vragen of wensen heeft, kunt u op de volgende manieren contact met ons opnemen:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com
Posttijd: 11 april 2022