1. Přehled
Jakýkoli druh kvalifikované produkce vysoce kvalitního organického kompostu musí projít procesem fermentace kompostu.Kompostování je proces, při kterém je organická hmota za určitých podmínek degradována a stabilizována mikroorganismy za vzniku produktu vhodného pro využití na půdě.
Kompostování, prastará a jednoduchá metoda zpracování organického odpadu a výroby hnojiv, přitahuje v mnoha zemích velkou pozornost kvůli svému ekologickému významu a přináší výhody také zemědělské produkci.Bylo hlášeno, že choroby přenášené půdou lze kontrolovat použitím rozloženého kompostu jako semeniště.Po vysokoteplotní fázi kompostovacího procesu může počet antagonistických bakterií dosáhnout velmi vysoké úrovně, není snadné se rozložit, je stabilní a snadno se vstřebává plodinami.Mezitím může působení mikroorganismů v určitém rozsahu snížit toxicitu těžkých kovů.Je vidět, že kompostování je jednoduchý a efektivní způsob výroby bioorganického hnojiva, které je přínosné pro rozvoj ekologického zemědělství.
Proč kompost takto funguje?Následuje podrobnější popis principů kompostování:
2. Princip fermentace organického kompostu
2.1 Přeměna organické hmoty při kompostování
Přeměnu organické hmoty v kompostu působením mikroorganismů lze shrnout do dvou procesů: jedním je mineralizace organické hmoty, to znamená rozklad složité organické hmoty na jednoduché látky, druhým je humifikační proces organické hmoty, proces tvorby vlhkosti a rozkladu organické hmoty. tedy rozklad a syntéza organické hmoty za vzniku složitější speciální organické hmoty-humus.Tyto dva procesy se provádějí současně, ale v opačném směru.Za různých podmínek je intenzita každého procesu jiná.
2.1.1 Mineralizace organické hmoty
- Rozklad bezdusíkaté organické hmoty
Polysacharidové sloučeniny (škrob, celulóza, hemicelulóza) jsou nejprve hydrolyzovány na monosacharidy hydrolytickými enzymy vylučovanými mikroorganismy.Meziprodukty, jako je alkohol, kyselina octová a kyselina šťavelová, nebylo snadné akumulovat a nakonec vytvořily CO₂ a H2O a uvolnily mnoho tepelné energie.Pokud je ventilace špatná, bude se monosacharid působením mikroba pomalu rozkládat, produkovat méně tepla a akumulovat některé meziprodukty-organické kyseliny.Za podmínek mikroorganismů odpuzujících plyn mohou vznikat redukční látky, jako je CH4 a H2.
- Rozklad z organické hmoty obsahující dusík
Organické látky obsahující dusík v kompostu zahrnují bílkoviny, aminokyseliny, alkaloidy, hummus a tak dále.Kromě humusu se většina snadno rozkládá.Například protein, působením proteázy vylučované mikroorganismem, degraduje krok za krokem, produkuje různé aminokyseliny a poté tvoří amonnou sůl a dusičnan prostřednictvím amoniaku a nitrace, které mohou být absorbovány a využity rostlinami.
- Transformace organických sloučenin obsahujících fosfor v kompostu
Působením různých saprofytických mikroorganismů tvoří kyselinu fosforečnou, která se stává živinou, kterou mohou rostliny absorbovat a využívat.
- Konverze organické hmoty obsahující síru
Organické látky obsahující síru v kompostu prostřednictvím role mikroorganismů produkovat sirovodík.Sirovodík se snadno hromadí v prostředí nechutného plynu a může být toxický pro rostliny a mikroorganismy.Ale za dobře větraných podmínek se sirovodík působením sirných bakterií oxiduje na kyselinu sírovou a reaguje s bází kompostu za vzniku síranu, který nejenže eliminuje toxicitu sirovodíku, a stává se sirnými živinami, které mohou rostliny absorbovat.Při špatné ventilaci došlo k sulfataci, která způsobila ztrátu H2S a otravu rostliny.V procesu fermentace kompostu lze zlepšit provzdušňování kompostu pravidelným převracením kompostu, takže lze eliminovat protisíření.
- Konverze lipidů a aromatických organických sloučenin
Jako tanin a pryskyřice je složitý a pomalu se rozkládá a konečnými produkty jsou také CO₂ a voda Lignin je stabilní organická sloučenina obsahující rostlinné materiály (jako je kůra, piliny atd.) při kompostování.Je velmi obtížné ho rozložit kvůli jeho složité struktuře a aromatickému jádru.Při dobré ventilaci se aromatické jádro může působením hub a aktinomycet přeměnit na chinoidní sloučeniny, což je jedna ze surovin pro resyntézu humusu.Tyto látky se samozřejmě budou za určitých podmínek dále odbourávat.
Stručně řečeno, mineralizace kompostované organické hmoty může poskytnout rychle působící živiny pro plodiny a mikroorganismy, poskytnout energii pro mikrobiální aktivity a připravit základní materiály pro humifikaci kompostované organické hmoty.Když kompostování převládají aerobní mikroorganismy, organická hmota rychle mineralizuje za vzniku více oxidu uhličitého, vody a dalších živin, rychle a důkladně se rozkládá a uvolňuje velké množství tepelné energie Rozklad organické hmoty je pomalý a často neúplný, uvolňuje se méně tepelná energie, a produkty rozkladu jsou kromě živin rostlin, snadno akumulovat organické kyseliny a redukční látky, jako je CH4, H2S, PH3, H2, atd. .Sklápění kompostu během fermentace má proto také změnit typ mikrobiální aktivity k eliminaci škodlivých látek.
2.1.2 Humifikace organické hmoty
Existuje mnoho teorií o tvorbě humusu, které lze zhruba rozdělit do dvou fází: první fáze, kdy se organické zbytky rozkládají na suroviny, které tvoří molekuly humusu, ve druhé fázi se polyfenol oxiduje na chinon. Polyfenoloxidázou vylučovanou mikroorganismem a poté je chinon kondenzován s aminokyselinou nebo peptidem za vzniku humusového monomeru.Vzhledem k tomu, že fenol, chinin, odrůda aminokyselin, vzájemná kondenzace není stejným způsobem, je také tvorba monomeru humusu různorodá.Za různých podmínek tyto monomery dále kondenzují za vzniku molekul různých velikostí.
2.2 Přeměna těžkých kovů při kompostování
Komunální kal je jednou z nejlepších surovin pro kompostování a fermentaci, protože obsahuje bohaté živiny a organické látky pro růst plodin.Ale komunální kal často obsahuje těžké kovy, tyto těžké kovy obecně označují rtuť, chrom, kadmium, olovo, arsen a tak dále.Mikroorganismy, zejména bakterie a houby, hrají důležitou roli v biotransformaci těžkých kovů.Ačkoli některé mikroorganismy mohou změnit přítomnost těžkých kovů v životním prostředí, učinit chemikálie toxičtějšími a způsobit vážné ekologické problémy, nebo koncentrovat těžké kovy a hromadit se v potravním řetězci.Někteří mikrobi však mohou pomoci zlepšit životní prostředí tím, že odstraní těžké kovy z prostředí přímými a nepřímými akcemi.Mikrobiální transformace HG zahrnuje tři aspekty, tj. metylaci anorganické rtuti (Hg2+), redukci anorganické rtuti (Hg2+) na HG0, rozklad a redukci methylrtuti a dalších organických sloučenin rtuti na HG0.Tyto mikroorganismy schopné přeměňovat anorganickou a organickou rtuť na elementární rtuť se nazývají mikroorganismy odolné vůči rtuti.Přestože mikroorganismy nemohou degradovat těžké kovy, mohou snížit toxicitu těžkých kovů řízením jejich transformační cesty.
2.3 Proces kompostování a fermentace
Kompostování je forma stabilizace odpadu, ale vyžaduje speciální vlhkost, podmínky provzdušňování a mikroorganismy, aby se vytvořila správná teplota.Předpokládá se, že teplota je vyšší než 45 °C (asi 113 stupňů Fahrenheita), udržuje ji dostatečně vysoko, aby inaktivovala patogeny a zabila semena plevelů.Rychlost rozkladu zbytkové organické hmoty po rozumném kompostování je nízká, relativně stabilní a rostlinami snadno absorbovatelná.Po kompostování lze zápach značně omezit.
Kompostovací proces zahrnuje mnoho různých typů mikroorganismů.Vlivem změny surovin a podmínek se neustále mění i množství různých mikroorganismů, takže v kompostovacím procesu vždy nedominují žádné mikroorganismy.Každé prostředí má svou specifickou mikrobiální komunitu a mikrobiální diverzita umožňuje kompostování, aby se zabránilo kolapsu systému, i když se změní vnější podmínky.
Proces kompostování provádějí především mikroorganismy, což je hlavní část kompostovací fermentace.Mikrobi, kteří se podílejí na kompostování, pocházejí ze dvou zdrojů: velkého množství mikrobů, které jsou již přítomny v organickém odpadu, a umělého mikrobiálního inokula.Za určitých podmínek mají tyto kmeny silnou schopnost rozkládat některé organické odpady a mají vlastnosti silné aktivity, rychlého šíření a rychlého rozkladu organické hmoty, což může urychlit proces kompostování, zkrátit reakční dobu kompostování.
Kompostování se obecně dělí na dva druhy aerobního kompostování a anaerobního kompostování.Aerobní kompostování je proces rozkladu organických materiálů za aerobních podmínek a jeho metabolickými produkty jsou především oxid uhličitý, voda a teplo;anaerobní kompostování je proces rozkladu organických materiálů za anaerobních podmínek, konečnými metabolity anaerobního rozkladu jsou metan, oxid uhličitý a mnoho meziproduktů s nízkou molekulovou hmotností, jako jsou organické kyseliny.
Hlavními mikrobiálními druhy zapojenými do procesu kompostování jsou bakterie, houby a aktinomycety.Všechny tyto tři druhy mikroorganismů mají mezofilní bakterie a hypertermofilní bakterie.
V průběhu kompostovacího procesu se mikrobiální populace střídavě měnila následovně: společenstva mikrobů s nízkou a střední teplotou se změnila na mikrobiální společenstva se střední a vysokou teplotou a společenstva mikrobů se střední a vysokou teplotou se změnila na mikrobiální společenstva se střední a nízkou teplotou.S prodlužováním doby kompostování postupně ubývalo bakterií, postupně přibývalo aktinomycet a výrazně ubylo plísní a kvasinek na konci kompostování.
Fermentační proces organického kompostu lze jednoduše rozdělit do čtyř fází:
2.3.1 Během fáze ohřevu
V počáteční fázi kompostování jsou mikroorganismy v kompostu převážně mírné teploty a dobré atmosféry, z nichž nejčastější jsou nesporové bakterie, spórové bakterie a plísně.Zahajují fermentační proces kompostu a rozkládají organickou hmotu (jako je jednoduchý cukr, škrob, bílkoviny atd.) energicky v podmínkách dobré atmosféry, produkují velké množství tepla a neustále zvyšují teplotu kompostu. asi 20 °C (asi 68 stupňů Fahrenheita) až 40 °C (asi 104 stupňů Fahrenheita) se nazývá febrilní stadium nebo přechodné teplotní stadium.
2.3.2 Při vysokých teplotách
Teplé mikroorganismy postupně přebírají teplé druhy a teplota dále stoupá, obvykle nad 50 °C (asi 122 stupňů Fahrenheita) během několika dní, do vysokoteplotní fáze.Ve vysokoteplotním stadiu se hlavními druhy stávají aktinomycety dobré teplo a houba dobrá teplo.Rozkládají složitou organickou hmotu v kompostu, jako je celulóza, hemicelulóza, pektin a tak dále.Teplo se hromadí a teplota kompostu stoupne na 60 °C (asi 140 stupňů Fahrenheita), což je velmi důležité pro urychlení procesu kompostování.Nesprávné kompostování kompostu, pouze velmi krátké vysokoteplotní období, nebo žádná vysoká teplota, a tedy velmi pomalá zralost, v období půl roku a více není zpola zralý stav.
2.3.3 Během fáze chlazení
Po určité době vysokoteplotní fáze se většina celulózy, hemicelulózy a pektinových látek rozloží a zanechají za sebou těžko rozložitelné složité složky (např. lignin) a nově vzniklý humus, aktivita mikroorganismů se snížila a teplota postupně klesala.Když teplota klesne pod 40 °C (asi 104 stupňů Fahrenheita), stávají se dominantním druhem mezofilní mikroorganismy.
Pokud fáze ochlazování přichází brzy, nejsou podmínky kompostování ideální a rozklad rostlinných materiálů není dostatečný.V tomto okamžiku lze hromadu otočit, mísení hromady materiálu tak, aby se vytvořilo druhé zahřívání, zahřívání, aby se podpořilo kompostování.
2.3.4 Fáze zralosti a konzervace hnojiva
Po kompostování se objem zmenšuje a teplota kompostu klesne na trochu vyšší teplotu, než je teplota vzduchu, poté je třeba kompost pevně stlačit, čímž dojde k anaerobnímu stavu a oslabení mineralizace organické hmoty, aby se hnojivo udrželo.
Stručně řečeno, fermentační proces organického kompostu je procesem mikrobiálního metabolismu a reprodukce.Proces mikrobiálního metabolismu je procesem rozkladu organické hmoty.Rozklad organické hmoty produkuje energii, která pohání proces kompostování, zvyšuje teplotu a vysušuje vlhký substrát.
Máte-li jakékoli další dotazy nebo potřeby, kontaktujte nás následujícími způsoby:
WhatsApp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com
Čas odeslání: duben-11-2022