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一、微(wei)生物(wu)有機肥(fei)生產原(yuan)理(li)和微(wei)生物(wu)學過程

1、基本原(yuan)理(li)

好(hao)氧發酵是在有(you)氧條件下，好(hao)氧微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)通過(guo)自身的(de)(de)(de)(de)分(fen)解代謝(xie)和合成(cheng)(cheng)代謝(xie)過(guo)程，將一部(bu)分(fen)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)分(fen)解氧化(hua)(hua)(hua)成(cheng)(cheng)簡單的(de)(de)(de)(de)無機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)，從中獲得微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)新(xin)陳代謝(xie)所需要的(de)(de)(de)(de)能(neng)量，同時將一部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)轉化(hua)(hua)(hua)合成(cheng)(cheng)新(xin)的(de)(de)(de)(de)細(xi)胞物(wu)(wu)(wu)質，使微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)長繁(fan)殖，產生(sheng)(sheng)更(geng)多的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)體的(de)(de)(de)(de)過(guo)程。發酵的(de)(de)(de)(de)結果是廢棄物(wu)(wu)(wu)中有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)向穩定化(hua)(hua)(hua)程度較高的(de)(de)(de)(de)腐殖質方(fang)向轉化(hua)(hua)(hua)。

2、微(wei)生物(wu)學(xue)過程

好氧(yang)發酵的微生物(wu)學過(guo)程可大致分為(wei)三個階段(duan)，每個階段(duan)都有(you)其(qi)獨特(te)的的微生物(wu)類群：

1)產熱階段(duan)(中溫階段(duan)，升(sheng)溫階段(duan))

發酵初(chu)期(通常(chang)(chang)在1-3天(tian))，肥堆(dui)中嗜溫性微(wei)生(sheng)物利(li)用可(ke)溶性和(he)易降(jiang)解性有機物作為營養和(he)能(neng)(neng)量來源，迅速增殖(zhi)，并釋放(fang)出熱能(neng)(neng)，使肥堆(dui)溫度(du)不斷上升。此階段溫度(du)在室溫至(zhi)50℃范(fan)圍內，微(wei)生(sheng)物以(yi)中溫、需氧(yang)型(xing)(xing)為主，通常(chang)(chang)是一些無芽胞細(xi)菌(jun)(jun)(jun)。微(wei)生(sheng)物類(lei)型(xing)(xing)較(jiao)多，主要是細(xi)菌(jun)(jun)(jun)、真菌(jun)(jun)(jun)和(he)放(fang)線菌(jun)(jun)(jun)。其(qi)中細(xi)菌(jun)(jun)(jun)主要利(li)用水(shui)溶性單糖等，放(fang)線菌(jun)(jun)(jun)和(he)真菌(jun)(jun)(jun)對于分解纖維素和(he)半(ban)纖維素物質具有特(te)殊的功能(neng)(neng)。

2)高溫階段

當肥堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)度上(shang)(shang)升(sheng)到(dao)(dao)50℃以(yi)上(shang)(shang)時，即進(jin)(jin)入高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)階(jie)段(duan)。通常(chang)從堆積(ji)發酵開始(shi)，只須2-3天時間肥堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)度便能迅速地升(sheng)高(gao)到(dao)(dao)55℃，1周內堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)可達(da)到(dao)(dao).高(gao)值(zhi)(.高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)可達(da)70℃)。嗜(shi)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)微生物(wu)(wu)(wu)受到(dao)(dao)抑(yi)制，嗜(shi)熱(re)性(xing)(xing)微生物(wu)(wu)(wu)逐漸取(qu)而代(dai)之。除前一階(jie)段(duan)殘留的(de)(de)和新(xin)形成的(de)(de)可溶性(xing)(xing)有機物(wu)(wu)(wu)繼續分(fen)解(jie)轉化外，半纖維(wei)(wei)素、纖維(wei)(wei)素、蛋(dan)白質(zhi)等復雜(za)有機物(wu)(wu)(wu)也開始(shi)強(qiang)烈分(fen)解(jie)。在50℃左右(you)進(jin)(jin)行活動(dong)(dong)的(de)(de)主要是嗜(shi)熱(re)性(xing)(xing)真(zhen)菌(jun)(jun)和放線菌(jun)(jun);溫(wen)(wen)(wen)(wen)度上(shang)(shang)升(sheng)到(dao)(dao)60℃時，真(zhen)菌(jun)(jun)幾(ji)乎完全停止活動(dong)(dong)，僅(jin)有嗜(shi)熱(re)性(xing)(xing)放線菌(jun)(jun)和細菌(jun)(jun)活動(dong)(dong);溫(wen)(wen)(wen)(wen)度上(shang)(shang)升(sheng)到(dao)(dao)70℃以(yi)上(shang)(shang)時，大(da)多(duo)數嗜(shi)熱(re)性(xing)(xing)微生物(wu)(wu)(wu)已不(bu)適(shi)宜，微生物(wu)(wu)(wu)大(da)量(liang)死亡(wang)或進(jin)(jin)入休眠狀態(tai)。此時，產(chan)生的(de)(de)熱(re)量(liang)減少，堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)自(zi)(zi)動(dong)(dong)下降。當堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)降至(zhi)70℃以(yi)下時，處于休眠狀態(tai)的(de)(de)嗜(shi)熱(re)性(xing)(xing)微生物(wu)(wu)(wu)又重新(xin)活動(dong)(dong)，繼續分(fen)解(jie)難分(fen)解(jie)的(de)(de)有機物(wu)(wu)(wu)，熱(re)量(liang)又增加(jia)，堆溫(wen)(wen)(wen)(wen)就處于一個(ge)自(zi)(zi)然調(diao)節的(de)(de)、延續較久的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)期。

高(gao)溫(wen)(wen)對于發(fa)酵(jiao)的快速腐熟(shu)起到重要作(zuo)用(yong)，在此(ci)階(jie)段中發(fa)酵(jiao)內開(kai)始了腐殖質的形成過程，并(bing)開(kai)始出(chu)現能溶(rong)解于弱堿的黑色物(wu)質。C/N比(bi)明顯下降(jiang)，肥堆高(gao)度隨之降(jiang)低(di)。通過高(gao)溫(wen)(wen)能有(you)(you)效殺滅有(you)(you)機廢棄物(wu)中病原物(wu)，按我國(guo)高(gao)溫(wen)(wen)發(fa)酵(jiao)衛生標(biao)準(zhun)(GB7959-87)，要求發(fa)酵(jiao).高(gao)溫(wen)(wen)度達(da)50-55℃以(yi)上，持續5-7d。

3)腐熟階(jie)段

在高溫(wen)(wen)階(jie)段末期(qi)，只剩下部分較難分解(jie)(jie)的(de)有機物(wu)和新形成的(de)腐殖質，此時(shi)(shi)(shi)微生物(wu)活性下降(jiang)，發熱(re)量減少，溫(wen)(wen)度(du)下降(jiang)。此時(shi)(shi)(shi)嗜(shi)溫(wen)(wen)性微生物(wu)再占優勢，對殘留較難分解(jie)(jie)的(de)有機物(wu)作(zuo)進(jin)一步分解(jie)(jie)，腐殖質不斷增(zeng)多(duo)且趨于穩定化，此時(shi)(shi)(shi)發酵進(jin)入腐熟(shu)階(jie)段。降(jiang)溫(wen)(wen)后，需氧(yang)量大量減少，肥堆(dui)空(kong)隙增(zeng)大，氧(yang)擴散(san)能力增(zeng)強(qiang)，此時(shi)(shi)(shi)只需自然(ran)通風。在強(qiang)制通風發酵中常見的(de)后熟(shu)處理(li)，即是將通氣(qi)(qi)堆(dui)翻(fan)堆(dui)一次后，停止通氣(qi)(qi)，讓其腐熟(shu)。還可起到保氮(dan)的(de)作(zuo)用(yong)。

二(er)、發酵程(cheng)(cheng)序及工(gong)藝流程(cheng)(cheng)

1、原料的預處理：包括分(fen)選、破碎、含水率和碳(tan)氮(dan)比調整。

2、原料發酵(jiao)：周期一般需(xu)要15-20天(tian)。

1)..階段：指好氧發酵(jiao)中的(de)中溫(wen)與高溫(wen)兩個階段的(de)微生(sheng)物代謝過程(cheng)。它是指從發酵(jiao)初期(qi)開始，經中溫(wen)、高溫(wen)然后達到(dao)溫(wen)度開始下降的(de)整(zheng)個過程(cheng)，一般需10-12天。

2)第二階(jie)段：物(wu)料經過(guo)..階(jie)段發(fa)酵，還有一部分易分解和大(da)量難分解的有機物(wu)存(cun)在(zai)(zai)，需要繼續發(fa)酵使之腐熟(shu)。此時溫(wen)度(du)(du)持續下降(jiang)，當溫(wen)度(du)(du)穩定在(zai)(zai)35-40℃左右時即達腐熟(shu)，一般需5-10天。

3、后(hou)處理：后(hou)處理包括去除雜質(zhi)和進行必要的破碎處理。

工藝流程

1、攪拌翻堆條垛(duo)式(shi)發(fa)酵(jiao)工藝

物料以垛(duo)狀(zhuang)堆(dui)置，可以排列成多條(tiao)(tiao)平行的(de)條(tiao)(tiao)垛(duo)，條(tiao)(tiao)垛(duo)的(de)斷面形(xing)(xing)狀(zhuang)通常為三角(jiao)形(xing)(xing)或梯形(xing)(xing)，高度1.5-2.0m，寬4-6m。混合后(hou)堆(dui)料的(de)含(han)水率為55-65%。

2、槽(cao)式翻刨工(gong)藝(yi)

建設(she)高約1.2-1.7米(mi)高度(du)的槽子(zi)(zi)，寬度(du)4-8米(mi)，長(chang)度(du)不限，槽子(zi)(zi)上(shang)架設(she)翻刨機對物料進行翻刨，槽子(zi)(zi)底部可以建設(she)有(you)曝氣管道，在(zai)發酵(jiao)時，強制供氧，提(ti)高發酵(jiao)效率。

發酵工藝流程(cheng)如下(xia)：

發(fa)酵原料――預處(chu)理――混合――發(fa)酵――再調制(zhi)――制(zhi)粒――包裝――出廠(chang)

在(zai)預處理中(zhong)有時(shi)需要對原料進(jin)行破(po)碎處理，調整原料的粒度(du)，適宜(yi)的粒度(du)范(fan)圍是12～60mm。破(po)碎與篩分可使原料的表面積增大(da)，便于(yu)微生物繁(fan)殖，提高發酵速度(du)。在(zai)堆(dui)置后每2-3天(tian)可翻(fan)堆(dui)一次，20天(tian)后可停止翻(fan)堆(dui)，讓其(qi)自然后熟。

三(san)、發酵的影響因素及其控制

1、發酵菌種(zhong)的選擇(ze)

根據現有(you)堆肥(fei)物(wu)料(liao)組合的特定科(ke)學組合各(ge)類菌(jun)種形(xing)成有(you)機(ji)(ji)肥(fei)發(fa)酵(jiao)劑(ji)。合適的菌(jun)種組合，對有(you)機(ji)(ji)物(wu)料(liao)進行(xing)益生(sheng)菌(jun)接種，形(xing)成定向培養，縮(suo)短升溫時間(jian)，降低氮(dan)及有(you)機(ji)(ji)物(wu)料(liao)損(sun)耗，高效(xiao)提高有(you)機(ji)(ji)物(wu)料(liao)的腐熟效(xiao)率(lv)，降低損(sun)耗。改善發(fa)酵(jiao)場地環境，保證無害化程度。

2、翻堆

翻堆(dui)供氧是好(hao)氧發酵(jiao)化(hua)生產(chan)的(de)(de)(de)基本(ben)條(tiao)件(jian)之一。翻堆(dui)的(de)(de)(de)主要作用在于：①提供氧氣，加(jia)速微生物的(de)(de)(de)發酵(jiao)過程;②調節(jie)堆(dui)溫;③干燥(zao)堆(dui)料。

 翻堆(dui)次(ci)數少，通風(feng)量不(bu)足(zu)以提供給微(wei)生物(wu)充足(zu)的氧氣，影(ying)響發(fa)(fa)酵溫度的升高;翻堆(dui)次(ci)數多則(ze)有可能使肥堆(dui)的熱量散失，影(ying)響發(fa)(fa)酵無害化程度。通常(chang)根據情況在發(fa)(fa)酵期間翻堆(dui)2-3次(ci)。

3、有(you)機(ji)質的(de)含量

有機質(zhi)含(han)(han)量(liang)高(gao)低(di)影(ying)響(xiang)堆料溫度(du)和(he)通風(feng)供氧。有機質(zhi)含(han)(han)量(liang)過低(di)，分(fen)解產生的(de)熱量(liang)不足以促進和(he)維持發(fa)酵(jiao)中嗜(shi)熱性細(xi)菌的(de)增殖，肥堆難于達到高(gao)溫階段，影(ying)響(xiang)發(fa)酵(jiao)的(de)衛生無害化效(xiao)果。而且，由于有機質(zhi)含(han)(han)量(liang)低(di)，將影(ying)響(xiang)發(fa)酵(jiao)產品的(de)肥效(xiao)和(he)使用價值。

有機質含量(liang)過高，則需要大量(liang)供(gong)氧，這會給翻堆供(gong)氧造(zao)成實際困難，有可能因(yin)供(gong)氧不足(zu)，造(zao)成部(bu)分厭氣條(tiao)件。適(shi)宜的有機物(wu)含量(liang)為20-80%

4、C/N比

.適25：1

在(zai)發酵(jiao)化中，有(you)(you)機(ji)C主(zhu)要(yao)作(zuo)為微(wei)生(sheng)物的(de)(de)能源物質，大部分有(you)(you)機(ji)C在(zai)微(wei)生(sheng)物代謝(xie)過程(cheng)中氧化分解變成CO2而揮發，部分C則構成微(wei)生(sheng)物自(zi)身的(de)(de)細(xi)胞物質。氮主(zhu)要(yao)消(xiao)耗在(zai)原生(sheng)質合成之(zhi)中，就微(wei)生(sheng)物對營(ying)養的(de)(de)需(xu)要(yao)而言(yan)，.合適的(de)(de)C/N比在(zai)4～30。當有(you)(you)機(ji)物C/N比在(zai)10左右時(shi)，有(you)(you)機(ji)物被微(wei)生(sheng)物分解速度.大。

隨著C/N比(bi)(bi)增加，發(fa)酵時(shi)間(jian)相對(dui)延(yan)長。當(dang)原料的C/N比(bi)(bi)為20，30～50，78時(shi),其對(dui)應所需(xu)的發(fa)酵化時(shi)間(jian)約分(fen)別為9～12天(tian)，10～19天(tian)，及21天(tian)，但當(dang)C/N比(bi)(bi)大于80:1時(shi)，發(fa)酵就(jiu)難(nan)于進行。

各發酵原料的C/N比通常為：鋸末屑300～1000，秸稈70～100，原料50～80，人(ren)糞6～10，牛糞8～26，豬糞7～15，雞糞5～10，下水污(wu)泥8～15。

堆腐后C/N比將比堆腐前明顯下降，通常在10～20:1，這(zhe)種C/N比的腐熟發酵，農業利(li)用肥(fei)效較好(hao)。

5、水分

水分是(shi)否合(he)適直(zhi)接(jie)影響發酵發酵速(su)度(du)和腐熟程度(du)。對(dui)污(wu)泥發酵而言，堆料合(he)適的水分含(han)量(liang)為55-65%。在實際操作中(zhong)，簡便的測定方法為：以手緊(jin)握物料能成團，有水跡出現，但水不滴出為宜(yi)。原料發酵.合(he)適的水分為55%。

6、顆(ke)粒度

發酵化所需要(yao)的氧氣是通(tong)過發酵原(yuan)料顆(ke)粒(li)孔隙供給的。孔隙率(lv)及(ji)孔隙大小取決于(yu)顆(ke)粒(li)大小及(ji)結構強度(du)，像紙張、動(dong)植物(wu)(wu)、纖維織物(wu)(wu)等，遇水受壓時密度(du)會提高(gao)，顆(ke)粒(li)間孔隙大大縮小，不(bu)利于(yu)通(tong)風供氧。顆(ke)粒(li)適宜大小一般(ban)為12-60mm.

7、pH

微(wei)生物可在較大的(de)pH范(fan)圍內繁殖，合適的(de)pH為6-8.5。發酵(jiao)時通常不需要調整pH值。

四、判定指(zhi)標

1)外觀(guan)(guan)變化：直(zhi)觀(guan)(guan)定性判斷標(biao)準是發酵不再進行激烈的分解，成品溫度(du)較低;外觀(guan)(guan)呈茶褐色(se)或黑色(se);結構疏松;沒(mei)有(you)惡臭。

 2)溫(wen)度變(bian)化(hua)：通常肥堆經過(guo)了(le)高溫(wen)階段后(hou)，溫(wen)度將逐漸下降。當發酵達到腐(fu)熟時，堆溫(wen)將低于(yu)40℃。

2、化學指標(biao)

1)有(you)機(ji)質和(he)揮發性(xing)固體含量(liang)的變化：隨著(zhu)發酵的進行，發酵有(you)機(ji)質和(he)揮發性(xing)固體含量(liang)呈持續(xu)下降的趨(qu)勢，.后達到(dao)基本穩(wen)定(ding)。達到(dao)腐(fu)熟時，可下降15-30%。然而這種變化趨(qu)勢受原料(liao)來(lai)源的影響很大。僅用其來(lai)衡(heng)量(liang)發酵是否腐(fu)熟，還不充分。

2)氮、C/N比(bi)及無機(ji)氮形態的(de)變化：在發(fa)酵過(guo)程中部分有機(ji)碳將被氧化成CO2揮(hui)發(fa)損(sun)失(shi)，肥堆質(zhi)量(liang)減少(shao)。由于(yu)(yu)氮的(de)損(sun)失(shi)(主要(yao)是在有機(ji)氮的(de)氨化階段，少(shao)量(liang)的(de)氨氮會(hui)揮(hui)發(fa)損(sun)失(shi))遠低于(yu)(yu)有機(ji)碳的(de)損(sun)失(shi)，因此，發(fa)酵腐熟后，發(fa)酵中全氮含量(liang)有上升的(de)趨勢，而(er)C/N比(bi)持續下(xia)降(jiang)，直至穩定。一些研(yan)究指(zhi)出，當(dang)堆料(liao)的(de)C/N比(bi)從25～35:1下(xia)降(jiang)至20:1以下(xia)時，肥堆將達到穩定。

水溶(rong)性有(you)機(ji)碳(tan)(C)及水溶(rong)性有(you)機(ji)碳(tan)與(yu)有(you)機(ji)氮之(zhi)比(bi)：水溶(rong)性有(you)機(ji)碳(tan)與(yu)水溶(rong)性有(you)機(ji)氮的比(bi)值是(shi)發(fa)(fa)酵腐熟的良好化學(xue)指標，該值約為5-6時表明發(fa)(fa)酵已(yi)經腐熟，而且該值與(yu)發(fa)(fa)酵原料無關。