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有機肥好氧發(fā)酵原理

發(fā)布時間： 2023-07-28 作者：admin

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有機廢物好氧發(fā)酵過程實際上就是基質(zhì)的微生物發(fā)酵過程。微生物將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、生物量（微生物細胞物質(zhì)）、熱量和腐殖質(zhì)。發(fā)酵中使用的有機物料、填充劑和調(diào)節(jié)劑絕大部分來自植物，它們的主要成分是碳水化合物（即纖維素）、蛋白質(zhì)、脂類和木質(zhì)素。微生物通過新陳代謝活動分解有機底物來維持自身的生命活動，同時達到分解復(fù)雜的有機物為可被生物利用的小分子物質(zhì)的目的。好氧發(fā)酵過程中，有機廢物中的可溶性小分子有機物質(zhì)透過微生物的細胞壁和細胞膜而被微生物吸收利用。不溶性大分子有機物則先附著在微生物體外，由微生物所分泌的胞外酶分解為可溶性小分子物質(zhì)，再輸送入細胞內(nèi)被微生物利用。通過微生物的生命活動——合成及分解過程，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，并提供生命活動所需要的能量，把另一部分有機物轉(zhuǎn)化合成新的細胞物質(zhì)，使微生物增殖。

下列反應(yīng)式反映了堆肥中有機物的氧化和合成。

[C、H、O、N、S、P]+O₂→CO₂+NO₃^-+SO₄²⁺+

簡單有機物十增殖的微生物+熱量

(1)有機物的氧化

C_xH_yO_z(不含氮的有機物）+(x+1/2y-1/2z)0₂→xCO₂+1/2yH₂O+能量

C_sH_tN_uO_v·aH₂O(含氮的有機物）+bO₂→

C_wH_xN_yO_z·hH₂O(堆肥）+dH₂O(氣）+dH₂O(水）+fCO₂+gNH₃+能量

(2)細胞物質(zhì)的合成（包括有機物質(zhì)的氧化，并以NH3為氮源）n(C_xH_yO_z)+NH₃+(nx+ny/4-nz/2-5)O₂→C₅H₇NO₂(細胞物質(zhì)）+(nx-5)CO₂+1/2(ny-4)H₂O+能量

(3)細胞物質(zhì)的氧化

C₃H₂NO₂+5O₂→5CO₂+2H₂O+NH₃+能量

好氧發(fā)酵過程可大致分成三個階段。

1、中溫階段

這是指發(fā)酵過程的初期，堆層基本呈15～45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍并利用堆肥中可溶性有機物進行旺盛的生命活動。這些嗜溫性微生物包括真菌、細菌和放線菌，主要以糖類和淀粉類為基質(zhì)。真菌菌絲體能夠延伸到堆肥原料的所有部分，并會出現(xiàn)中溫真菌的子實體。同時蠟、千足蟲等將攝取有機廢物。腐爛植物的纖維素將維持線蟲和線蟻的生長，而在更高一級的消費者中彈尾目昆蟲以真菌為食，纓甲科昆蟲以真菌孢子為食，線蟲攝食細菌，原生動物以細菌為食。

2.高溫階段

當(dāng)堆溫升至45℃以上時即進入高溫階段，在這一階段，除少數(shù)部分殘留下來的和新形成的水溶性有機物繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化外，復(fù)雜的有機物，如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開始被強烈分解，同時開始腐殖質(zhì)的形成過程，出現(xiàn)能溶解于弱堿的黑色物質(zhì)。這一階段中嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物，常見的有好熱真菌（如Thermomyces)、好熱放線菌（如A.theromfuscus、A.thermoodiosprus)等。這兩類菌中，放線菌占優(yōu)勢。在高溫階段中，各種嗜熱性微生物的生命活動.適宜溫度也是不相同的，在溫度上升過程中，嗜熱微生物的類群和種群是互相接替的。通常在50℃.活躍的是嗜熱性真菌和放線菌；當(dāng)溫度上升到60℃以上時，真菌則幾乎完全停止活動，僅為嗜熱性放線菌和細菌的活動；溫度升到70℃以上時，對大多數(shù)嗜熱性微生物已不再適應(yīng)，從而大批進入死亡和休眠狀態(tài)?，F(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)的.佳溫度一般為55℃，這是因為大多數(shù)微生物在45～80℃范圍內(nèi).活躍，.易分解有機物，其中的病原菌和寄生蟲大多數(shù)可被殺死。

.近幾年來不斷有商業(yè)性報道，稱堆肥溫度即使在85℃，嗜熱性微生物也能夠很好地生存。在這種情況下，有機廢物中允許的含水率可達98%。達到如此極端條件的關(guān)鍵是供氧方式和供氧速率。常規(guī)堆肥的供氧技術(shù)很難保證堆體每一個角落都有氧氣供給，因而限制了微生物的生長，這可能是今后堆肥工藝的研究方向之一。

國外的一些公司稱，不僅可以制造固體有機肥，還可制造液體有機肥。由于在高含水率條件下，有機廢物可以破碎成漿狀，使供氧條件明顯改善，突破了常規(guī)堆肥對堆體含水率的限制。因此，由有機廢物制造液體肥比固體肥更有前途。

3、降溫階段（腐熟階段）

在內(nèi)源呼吸后期，剩下部分為較難分解的有機物和新形成的腐殖質(zhì)。此時微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機物進行進一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進入腐熟階段，需氧量大大減少，含水率也降低。

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