1、微生物有機肥的生產(chǎn)原理及微生物工藝

一、基本原則

有氧發(fā)酵是在有氧條件下進行的。 好氧微生物通過自身的分解代謝和合成代謝過程，將部分有機物分解、氧化成簡單的無機物，從而獲得微生物代謝所需的能量，同時將部分有機物轉(zhuǎn)化為合成物。 新的細胞材料使微生物生長和繁殖，產(chǎn)生更多生物體的過程。 發(fā)酵的結(jié)果是將廢物中的有機物轉(zhuǎn)化為具有較高穩(wěn)定性的腐殖質(zhì)。

2. 微生物過程

好氧發(fā)酵的微生物過程大致可分為三個階段，每個階段都有其獨特的微生物群：

1）發(fā)熱階段（中溫階段、加熱階段）

在發(fā)酵初期（一般1-3天），堆肥堆中的嗜溫微生物利用可溶性、易降解的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)和能量來源，迅速繁殖，并釋放熱能，引起堆肥堆的溫度升高。繼續(xù)上漲。 此階段的溫度范圍為室溫至45℃，微生物以嗜溫好氧為主，通常是一些非孢子菌。 微生物的種類很多，主要有細菌、真菌和放線菌。 其中，細菌主要利用水溶性單糖，放線菌和真菌具有分解纖維素和半纖維素物質(zhì)的特殊功能。

2）高溫階段

當(dāng)堆肥堆溫度升至45℃以上時，進入高溫階段。 通常從堆放發(fā)酵開始，只需2-3天，堆肥堆溫即可迅速升至55℃，1周內(nèi)堆溫可達最高值（最高溫度可達80℃）。 嗜溫微生物受到抑制，嗜熱微生物逐漸取而代之。 除了前階段殘留的和新形成的可溶性有機物繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化外，半纖維素、纖維素、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機物也開始強烈分解。 嗜熱真菌和放線菌主要在50℃左右活躍； 當(dāng)溫度升至60℃時，真菌幾乎完全停止活動，只有嗜熱放線菌和細菌活躍； 當(dāng)溫度升至70℃以上時，大多數(shù)嗜熱微生物不再適宜，微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)。 此時，產(chǎn)生的熱量減少，電堆溫度自動下降。 當(dāng)堆溫降至70℃以下時，休眠的嗜熱微生物又重新活躍起來，繼續(xù)分解難分解的有機物。 熱量再次升高，堆溫處于自然調(diào)節(jié)且持久的高溫期。

高溫對于發(fā)酵的快速成熟起著重要作用。 在此階段，發(fā)酵開始形成腐殖質(zhì)，并開始出現(xiàn)能溶于弱堿的黑色物質(zhì)。 C/N比顯著降低，堆肥堆高也相應(yīng)降低。 高溫可有效殺滅有機廢物中的病原體。 根據(jù)我國高溫發(fā)酵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（-87），要求最高發(fā)酵溫度在50-55℃以上，持續(xù)5-7天。

3）分解階段

高溫階段結(jié)束時，只剩下一些較難分解的有機物和新形成的腐殖質(zhì)。 此時，微生物活性減弱，產(chǎn)熱減少，溫度下降。 此時，中溫微生物再次占優(yōu)勢，進一步分解殘留的難以分解的有機物。 腐殖質(zhì)繼續(xù)增加并趨于穩(wěn)定。 此時發(fā)酵進入分解階段。

冷卻后，需氧量大大減少，堆肥堆內(nèi)空隙擴大，氧氣擴散能力增強。 這時只需自然通風(fēng)即可。 強制通風(fēng)發(fā)酵中常見的后熟處理是將通風(fēng)堆翻轉(zhuǎn)一次，然后停止通風(fēng)，讓其成熟。 它還可以起到保存氮的作用。

2、發(fā)酵程序及工藝流程

發(fā)酵程序：

1、原料預(yù)處理：包括分選、破碎、水分和碳氮比調(diào)整。

2、原料發(fā)酵：周期一般需要15-20天。

1）第一階段：指好氧發(fā)酵中中溫和高溫兩個階段的微生物代謝過程。 是指從發(fā)酵初期開始，經(jīng)過中高溫，再到溫度開始下降的整個過程。 通常需要 10-12 天。

2）第一階段：經(jīng)過第一階段發(fā)酵后，物料中仍有一些易分解和大量難分解的有機物，需要發(fā)酵成熟。 此時，氣溫繼續(xù)下降。 當(dāng)溫度穩(wěn)定在35-40℃左右時，就會完全分解，一般需要5-10天。

3、后處理：后處理包括去除雜質(zhì)和進行必要的粉碎。

工藝流程

1. 堆疊技術(shù)

堆放前應(yīng)將地面壓實，將糞便、泥炭、樂貝風(fēng)二次緩蝕劑等發(fā)酵原料按比例混合制成堆放。

2、攪拌翻堆發(fā)酵工藝

物料堆放成堆狀，可排列成多個平行堆垛。 堆體截面形狀通常為三角形或梯形，高度為1.5-2.0m，寬度為4-6m。 混合料堆的含水率為55-65%。

發(fā)酵過程如下：

發(fā)酵原料——預(yù)處理——混合——發(fā)酵——再調(diào)制——造粒——包裝——出廠

在預(yù)處理中，有時需要對原料進行粉碎，調(diào)整原料的粒度。 合適的粒徑范圍為12至60毫米。 粉碎和篩分可以增加原料的表面積，有利于微生物繁殖，提高發(fā)酵速度。 堆放后，每4-7天可翻堆一次。 1個月后即可停止翻動，讓其自然成熟。

3、影響發(fā)酵的因素及其控制

1、翻堆

翻堆、供氧是好氧發(fā)酵生產(chǎn)的基本條件之一。 翻堆的主要作用是：①提供氧氣，加速微生物的發(fā)酵過程； ②調(diào)節(jié)堆溫； ③ 干燥堆垛。

如果翻堆次數(shù)較少，則通風(fēng)量不足以為微生物提供足夠的氧氣，從而影響發(fā)酵溫度的升高； 如果頻繁翻堆，堆肥堆的熱量可能會散失，影響發(fā)酵的無害化。 通常發(fā)酵時根據(jù)情況翻堆2-3次。

2、有機質(zhì)含量

有機物含量水平影響堆料溫度、通風(fēng)和氧氣供應(yīng)。 如果有機物含量過低，則發(fā)酵過程中分解產(chǎn)生的熱量不足以促進和維持嗜熱菌的增殖。 堆肥堆很難達到高溫階段，影響發(fā)酵的衛(wèi)生無害效果。 而且，由于有機質(zhì)含量低，發(fā)酵產(chǎn)品的肥效和使用價值都會受到影響。

如果有機質(zhì)含量過高，則需要大量供氧，這會給翻堆供氧造成實際困難，并可能因供氧不足而造成一些厭氧狀況。 適宜的有機含量為20-80%

3、載噪比

最佳25:1

在發(fā)酵中，有機C主要用作微生物的能量物質(zhì)。 大部分有機C在微生物代謝過程中被氧化分解為CO2并揮發(fā)掉，而部分C則構(gòu)成微生物本身的細胞物質(zhì)。 氮主要消耗于原生質(zhì)合成。 就微生物的營養(yǎng)需要而言，最適宜的C/N比為4～30。當(dāng)有機物C/N比在10左右時，有機物被微生物以最大速度分解。

隨著C/N比的增加，發(fā)酵時間相對延長。 當(dāng)原料C/N比為20、30~50、78時，相應(yīng)的發(fā)酵時間分別約為9~12天、10~19天、21天。 然而，當(dāng)C/N比大于80:1時，發(fā)酵將難以進行。

每種發(fā)酵原料的C/N比通常為：鋸末300～1000份、秸稈70～100份、原料50～80份、人糞6～10份、牛糞8～26份、豬糞7～15份、豬糞5～5份。 10雞糞。 、污水污泥8～15。

堆肥后，C/N比會明顯低于堆肥前，通常在10至20:1之間。 這種成熟發(fā)酵的C/N比在農(nóng)業(yè)利用中具有較好的肥效。

4. 水分

水分是否合適直接影響發(fā)酵速度和分解程度。 對于污泥發(fā)酵，堆料的適宜含水量為55-65%。 實際操作中，一個簡單的測量方法是：如果用手緊緊握住材料，就會形成一團，就會有水的痕跡，但如果水不滴出來就更好了。 原料發(fā)酵最適宜的含水量為55%。

5. 粒度

發(fā)酵所需的氧氣是通過發(fā)酵原料顆粒的氣孔供給的。 孔隙率和孔徑取決于顆粒尺寸和結(jié)構(gòu)強度。 例如紙張、動物、植物、纖維織物等，遇水受壓后，密度會增大，顆粒間的孔隙大大減少，不利于通風(fēng)和供氧。 適宜的粒徑一般為12-60mm。

6. 酸堿度

微生物可以在較寬的pH范圍內(nèi)繁殖，適宜的pH值為6-8.5。 發(fā)酵過程中通常不需要調(diào)節(jié)pH值。

4、判定指標(biāo)

1、成熟度：發(fā)酵的成熟程度

1）外觀變化：直觀定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)是發(fā)酵不再劇烈分解，成品溫度低； 外觀呈深棕色或黑色； 結(jié)構(gòu)松散； 并且沒有異味。

2）溫度變化：通常堆肥堆經(jīng)過高溫階段后，溫度會逐漸下降。 當(dāng)發(fā)酵成熟時，堆溫低于40℃。

2、化學(xué)指標(biāo)

1）有機質(zhì)和揮發(fā)性固形物含量的變化：隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵后的有機質(zhì)和揮發(fā)性固形物含量呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，最終達到基本穩(wěn)定。 成熟時可減少15-30%。 然而，這種變化趨勢受原材料來源的影響很大。 僅僅用它來衡量發(fā)酵是否成熟是不夠的。

2）氮、C/N比和無機氮形態(tài)的變化：發(fā)酵過程中，部分有機碳會氧化成CO2并揮發(fā)損失，堆肥質(zhì)量下降。 由于氮的損失（主要是有機氮的氨化階段，少量氨氮會揮發(fā)損失）遠低于有機碳的損失，所以發(fā)酵成熟后，發(fā)酵中的總氮含量趨于增大，而 C/N 比值繼續(xù)減小直至穩(wěn)定。 有研究指出，當(dāng)堆肥堆的C/N比從25～35:1下降到20:1以下時，堆肥堆將達到穩(wěn)定。

3）水溶性有機碳（C）和水溶性有機碳與有機氮的比值：水溶性有機碳與水溶性有機氮的比值是發(fā)酵成熟度的良好化學(xué)指標(biāo)。 當(dāng)該值約為5-6時，表明發(fā)酵完成。 成熟，這個值與發(fā)酵原料無關(guān)。