Orgaanilise komposti kääritamise põhimõte

1. Ülevaade

Igasugune kvalifitseeritud kvaliteetne mahekomposti tootmine peab läbima kompostimise kääritamisprotsessi.Kompostimine on protsess, mille käigus mikroorganismid lagundavad ja stabiliseerivad teatud tingimustel orgaanilist ainet, et saada maakasutuseks sobiv toode.

Kompostimine, iidne ja lihtne orgaaniliste jäätmete käitlemise ja väetiste valmistamise meetod, on paljudes riikides pälvinud suurt tähelepanu oma ökoloogilise tähtsuse tõttu ning toob kasu ka põllumajanduslikule tootmisele.On teatatud, et mullast levivaid haigusi saab tõrjuda, kasutades külvialusena lagunenud komposti.Pärast kompostimisprotsessi kõrgtemperatuurilist etappi võib antagonistlike bakterite arv jõuda väga kõrgele tasemele, see ei ole kergesti lagunev, stabiilne ja põllukultuuride poolt kergesti omastatav.Samal ajal võib mikroorganismide toime teatud vahemikus vähendada raskmetallide toksilisust.On näha, et kompostimine on lihtne ja tõhus viis bioorgaanilise väetise tootmiseks, mis on kasulik ökoloogilise põllumajanduse arengule. 

Miks kompost niimoodi töötab?Järgnevalt kirjeldame täpsemalt kompostimise põhimõtteid:

 2. Orgaanilise komposti kääritamise põhimõte

2.1 Orgaanilise aine muundamine kompostimisel

Orgaanilise aine muundumine kompostis mikroorganismide toimel võib kokku võtta kaheks protsessiks: üks on orgaanilise aine mineraliseerumine, see tähendab keeruka orgaanilise aine lagunemine lihtsateks aineteks, teine ​​​​on orgaanilise aine humifitseerimise protsess. ehk orgaanilise aine lagundamine ja süntees keerukama spetsiaalse orgaanilise aine-huumuse tootmiseks.Need kaks protsessi viiakse läbi samal ajal, kuid vastupidises suunas.Erinevates tingimustes on iga protsessi intensiivsus erinev.

2.1.1 Orgaanilise aine mineraliseerimine

• Lämmastikuvaba orgaanilise aine lagunemine

Polüsahhariidühendid (tärklis, tselluloos, hemitselluloos) hüdrolüüsitakse esmalt mikroorganismide poolt sekreteeritavate hüdrolüütiliste ensüümide toimel monosahhariidideks.Vahesaadusi, nagu alkohol, äädikhape ja oksaalhape, ei olnud kerge akumuleeruda ning lõpuks moodustasid need CO₂ ja H₂O ning eraldasid palju soojusenergiat.Halva ventilatsiooni korral laguneb monosahhariid mikroobi toimel aeglaselt, toodab vähem soojust ja koguneb mõningaid vaheprodukte – orgaanilisi happeid.Gaasi tõrjuvate mikroorganismide tingimustes saab toota redutseerivaid aineid nagu CH4 ja H₂.

• Lagunemine lämmastikku sisaldavast orgaanilisest ainest

Lämmastikku sisaldav orgaaniline aine kompostis sisaldab valke, aminohappeid, alkaloide, hummust jne.Enamik neist, välja arvatud huumus, lagunevad kergesti.Näiteks valk laguneb mikroorganismi poolt sekreteeritava proteaasi toimel samm-sammult, toodab erinevaid aminohappeid ning moodustab seejärel ammoniaagi ja nitreerimise teel vastavalt ammooniumisoola ja nitraadi, mida taimed saavad omastada ja ära kasutada.

• Fosfori sisaldavate orgaaniliste ühendite muundumine kompostis

Erinevate saprofüütsete mikroorganismide toimel moodustub fosforhape, millest saab toitaine, mida taimed saavad omastada ja kasutada.

• Väävlit sisaldava orgaanilise aine muundamine

Väävlit sisaldav orgaaniline aine kompostis mikroorganismide rolli kaudu vesiniksulfiidi tootmisel.Vesiniksulfiid akumuleerub kergesti keskkonnas, kus gaas ei meeldi, ning see võib olla mürgine taimedele ja mikroorganismidele.Kuid hästi ventileeritavates tingimustes oksüdeerub vesiniksulfiid väävelbakterite toimel väävelhappeks ja reageerib komposti alusega, moodustades sulfaadi, mis mitte ainult ei kõrvalda vesiniksulfiidi toksilisust, vaid muutub väävlitoitaineteks, mida taimed saavad omastada.Halva ventilatsiooni korral tekkis sulfatsioon, mis põhjustas H₂S kadumise ja taime mürgistuse.Komposti kääritamise protsessis saab komposti regulaarse ümberpööramisega parandada komposti õhutamist, nii saab väävlivastast toimet kõrvaldada.

• Lipiidide ja aromaatsete orgaaniliste ühendite muundamine

Nagu tanniin ja vaik, on keerukad ja lagunevad aeglaselt ning lõppsaaduseks on ka CO₂ ja vesi. Ligniin on stabiilne orgaaniline ühend, mis sisaldab kompostimisel taimseid materjale (nagu puukoor, saepuru jne).Keerulise struktuuri ja aromaatse tuuma tõttu on seda väga raske lagundada.Hea ventilatsiooni tingimustes võib aromaatne tuum seente ja aktinomütseedide toimel muutuda kinoidiühenditeks, mis on üks huumuse taassünteesi toorainetest.Loomulikult jätkatakse nende ainete lagundamist teatud tingimustel.

Kokkuvõttes võib kompostitud orgaanilise aine mineraliseerimine anda kiiretoimelisi toitaineid põllukultuuridele ja mikroorganismidele, anda energiat mikroobide tegevuseks ning valmistada ette põhimaterjale kompostitud orgaanilise aine humifitseerimiseks.Kui kompostimisel domineerivad aeroobsed mikroorganismid, siis orgaaniline aine mineraliseerub kiiresti, et toota rohkem süsihappegaasi, vett ja muid toitaineid, laguneb kiiresti ja põhjalikult ning eraldab palju soojusenergiat Orgaanilise aine lagunemine on aeglane ja sageli mittetäielik, eraldub vähem. soojusenergia ja laguproduktid on lisaks taimetoitainetele kergesti akumuleeruvad orgaanilised happed ja redutseerivad ained nagu CH4, H2S, PH₃, H₂ jne.Komposti kallutamine kääritamise ajal on seega mõeldud ka mikroobse tegevuse tüübi muutmiseks kahjulike ainete kõrvaldamiseks.

2.1.2 Orgaanilise aine niisutamine

Huumuse moodustumise kohta on palju teooriaid, mille võib laias laastus jagada kaheks etapiks: esimene etapp, kui orgaanilised jäägid lagunevad, moodustades huumuse molekule moodustava tooraine, teises etapis oksüdeeritakse polüfenool kinoooniks. Mikroorganismi sekreteeritava polüfenooloksüdaasiga ja seejärel kondenseeritakse kinoon aminohappe või peptiidiga, moodustades huumusmonomeeri.Kuna fenooli, kiniini, aminohapete mitmekesisus ei ole vastastikune kondensatsioon sama, on ka huumusmonomeeri moodustumine mitmekesine.Erinevates tingimustes kondenseeruvad need monomeerid veelgi, moodustades erineva suurusega molekule.

2.2 Raskmetallide muundamine kompostimisel

Olmemuda on üks parimaid tooraineid kompostimiseks ja kääritamiseks, kuna sisaldab rikkalikult toitaineid ja orgaanilist ainet põllukultuuride kasvatamiseks.Kuid olmemuda sisaldab sageli raskmetalle, need raskemetallid viitavad üldiselt elavhõbedale, kroomile, kaadmiumile, pliile, arseenile jne.Raskmetallide biotransformatsioonis mängivad olulist rolli mikroorganismid, eriti bakterid ja seened.Kuigi mõned mikroorganismid võivad muuta raskmetallide sisaldust keskkonnas, muuta kemikaalid mürgisemaks ja põhjustada tõsiseid keskkonnaprobleeme või kontsentreerida raskmetalle ja koguneda toiduahela kaudu.Kuid mõned mikroobid võivad aidata keskkonda parandada, eemaldades otsese ja kaudse tegevuse kaudu keskkonnast raskmetalle.HG mikroobne muundamine hõlmab kolme aspekti, st anorgaanilise elavhõbeda (Hg₂+) metüülimist, anorgaanilise elavhõbeda (Hg₂+) redutseerimist HG0-ks, lagunemist ning metüülelavhõbeda ja teiste orgaaniliste elavhõbedaühendite redutseerimist HG0-ks.Neid mikroorganisme, mis on võimelised muutma anorgaanilist ja orgaanilist elavhõbedat elementaarseks elavhõbedaks, nimetatakse elavhõbedakindlateks mikroorganismideks.Kuigi mikroorganismid ei saa raskmetalle lagundada, võivad nad vähendada raskmetallide toksilisust, kontrollides nende muundumisteed.

2.3 Kompostimise ja kääritamise protsess

Kompostimine on jäätmete stabiliseerimise vorm, kuid õige temperatuuri saamiseks on vaja erilist niiskust, õhutustingimusi ja mikroorganisme.Arvatakse, et temperatuur on kõrgem kui 45 °C (umbes 113 kraadi Fahrenheiti), hoides seda piisavalt kõrgel, et inaktiveerida patogeene ja tappa umbrohuseemneid.Orgaanilise jääkaine lagunemiskiirus pärast mõistlikku kompostimist on madal, suhteliselt stabiilne ja taimedele kergesti omastatav.Lõhna saab pärast kompostimist oluliselt vähendada.

Kompostimisprotsess hõlmab paljusid erinevaid mikroorganisme.Seoses toorainete ja tingimuste muutumisega muutub pidevalt ka erinevate mikroorganismide hulk, mistõttu ei domineeri kompostimise protsessis alati ükski mikroorganism.Igal keskkonnal on oma spetsiifiline mikroobikooslus ja mikroobide mitmekesisus võimaldab kompostimisel vältida süsteemi kokkuvarisemist isegi välistingimuste muutumisel.

Kompostimisprotsessi viivad läbi peamiselt mikroorganismid, mis on kompostimise kääritamise põhiosa.Kompostimisel osalevad mikroobid pärinevad kahest allikast: suurest hulgast orgaanilistes jäätmetes juba esinevatest mikroobidest ja kunstlikust mikroobide inokulaadist.Teatud tingimustel on neil tüvedel tugev võime lagundada mõningaid orgaanilisi jäätmeid ning neil on tugev aktiivsus, kiire levik ja orgaanilise aine kiire lagunemine, mis võib kiirendada kompostimisprotsessi ja lühendada kompostimise reaktsiooniaega.

Kompostimine jaguneb üldiselt kahte tüüpi aeroobseks ja anaeroobseks kompostimiseks.Aeroobne kompostimine on orgaaniliste materjalide lagunemisprotsess aeroobsetes tingimustes ja selle ainevahetusproduktid on peamiselt süsinikdioksiid, vesi ja soojus;anaeroobne kompostimine on orgaaniliste ainete lagunemisprotsess anaeroobsetes tingimustes, anaeroobse lagunemise lõplikud metaboliidid on metaan, süsinikdioksiid ja paljud madala molekulmassiga vaheühendid, näiteks orgaanilised happed.

Peamised kompostimisprotsessis osalevad mikroobiliigid on bakterid, seened ja aktinomütseedid.Kõigil neil kolme tüüpi mikroorganismidel on mesofiilsed bakterid ja hüpertermofiilsed bakterid.

Kompostimisprotsessi käigus muutus mikroobide populatsioon vaheldumisi järgmiselt: madala ja keskmise temperatuuriga mikroobikooslused muutusid keskmise ja kõrge temperatuuriga mikroobide kooslusteks ning keskmise ja kõrge temperatuuriga mikroobide kooslused keskmise ja madala temperatuuriga mikroobikooslusteks.Kompostimisaja pikenemisega vähenes järk-järgult bakterite arv, järk-järgult suurenes aktinomütseedid ning kompostimise lõpus vähenes oluliselt hallituse ja pärmseente hulk.

Orgaanilise komposti kääritamisprotsessi võib lihtsalt jagada neljaks etapiks:

2.3.1 Kuumutamisetapis

Kompostimise algfaasis on kompostis peamiselt mõõduka temperatuuri ja hea atmosfääriga mikroorganismid, millest levinumad on mitteeosbakterid, eosbakterid ja hallitus.Nad käivitavad komposti käärimisprotsessi ning lagundavad hea atmosfääri tingimustes orgaanilist ainet (näiteks lihtsuhkur, tärklis, valk jne) jõuliselt, tekitades palju soojust ja tõstes pidevalt komposti temperatuuri, tõus Umbes 20 °C (umbes 68 kraadi Fahrenheiti) kuni 40 °C (umbes 104 kraadi Fahrenheiti) nimetatakse palaviku staadiumiks või vahetemperatuuri staadiumiks.

2.3.2 Kõrgetel temperatuuridel

Soojad mikroorganismid võtavad järk-järgult üle sooja liigi ja temperatuur jätkab tõusmist, tavaliselt üle 50 °C (umbes 122 kraadi Fahrenheiti) mõne päeva jooksul kõrge temperatuuri faasi.Kõrgtemperatuurilises staadiumis saavad põhiliikideks heasoojuslikud aktinomütseedid ja heasoojusseen.Nad lagundavad kompostis olevaid keerulisi orgaanilisi aineid, nagu tselluloos, hemitselluloos, pektiin jne.Kuumus koguneb ja komposti temperatuur tõuseb 60 °C-ni (umbes 140 kraadi Fahrenheiti järgi), see on kompostimisprotsessi kiirendamiseks väga oluline.Komposti ebaõige kompostimine, ainult väga lühike kõrgtemperatuuriline periood või kõrge temperatuuri puudumine ja seetõttu väga aeglane valmimine poole aasta või enama perioodi jooksul ei ole poolküps olek.

2.3.3 Jahutusfaasis

Pärast teatud perioodi kõrgtemperatuuri faasis on suurem osa tselluloosi, hemitselluloosi ja pektiini aineid lagunenud, jättes maha raskelt lagunevad komplekskomponendid (nt ligniin) ja äsja moodustunud huumuse, mikroorganismide aktiivsus vähenes. ja temperatuur langes järk-järgult.Kui temperatuur langeb alla 40 °C (umbes 104 kraadi Fahrenheiti), muutuvad domineerivateks liikideks mesofiilsed mikroorganismid

Varajase jahtumise faasi korral ei ole kompostimistingimused ideaalsed ja taimsete materjalide lagunemine ei ole piisav.Sel hetkel saab keerata kuhja, kuhja materjali segamine, nii et see toodab teist soojendus, küte, et edendada kompostimist.

2.3.4 Küpsuse ja väetise säilitamise etapp

Pärast kompostimist komposti maht väheneb ja komposti temperatuur langeb õhutemperatuurist veidi kõrgemale, seejärel tuleb komposti tihedalt kokku suruda, mille tulemuseks on anaeroobne seisund ja orgaanilise aine mineraliseerumise nõrgenemine, et väetis säiliks.

Lühidalt öeldes on orgaanilise komposti käärimisprotsess mikroobide metabolismi ja paljunemise protsess.Mikroobide metabolismi protsess on orgaanilise aine lagunemise protsess.Orgaanilise aine lagunemine toodab energiat, mis käivitab kompostimisprotsessi, tõstab temperatuuri ja kuivatab märja substraadi.

 
Kui teil on muid küsimusi või vajadusi, võtke meiega ühendust järgmistel viisidel:
whatsapp: +86 13822531567
Email: sale@tagrm.com