有机肥通常是指植物和动物(粪便或尸体)用作于土壤中,通过微生物活动改变土壤结构,从而使植物生长。有机肥料施用前要强调腐熟,是因为没有腐熟的有机肥料中,所含的养分形态绝大部分是迟效态的,作物不能直接吸收利用。不经腐熟的有机肥施入土壤中,不仅肥效差,而且还会滋生杂草和传播病菌和虫卵。因此,有机肥料腐熟的目的是为了释放养分提高肥效,同时避免肥料在土壤中腐熟时产生某些对作物不利的影响,特别是产生的高温,容易“烧苗”。
发酵工艺
基本原理
好氧发酵是在有氧条件下,好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程,将—部分有机物分解氧化成简单的无机物,从中获得微生物新陈代谢所需要的能量,同时将一部分的有机物转化合成新的细胞物质,使微生物生长繁殖,产生更多的生物体的过程。发酵的结果是废弃物中有机物向稳定化程度较高的腐殖质方向转化。
微生物学过程
好氧发酵的微生物学过程可大致分为三个阶段,每个阶段都有其独特的的微生物类群。
产热阶段(中温阶段,升温阶段)
发酵初期(通常在1-3天),水分大概在60%左右进入发酵槽或者条垛式堆放。肥堆中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源,迅速增殖,并释放出热能,使肥堆温度不断上升。此阶段温度在室温至45°C范围内,微生物以中温、需氧型为主,通常是一些无芽胞细菌。微生物类型较多,主要是细菌、真菌和放线菌。其中细菌主要利用水溶性单糖等,放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具有特殊的功能。
高温阶段
当肥堆温度上升到45°℃以上时,即进入高温阶段。通常从堆积发酵开始,只须2-3天时间肥堆温度便能迅速地升高到55℃,1周内堆温可达到最高值(最高温可达80℃)。物料温度达到55度左右时需要使用有机肥翻抛机(轮盘式翻抛机,履带式翻抛机,槽式翻抛机)开始翻拋物料(物料温度上升到55度翻拋降温,翻拋过程中菌种充分接触氧气加快菌种繁殖,降低物料的水分)嗜温性微生物受到抑制,嗜热性微生物逐渐取而代之。除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解转化外,半纤维素、纤维素、蛋白质等复杂有机物也开始强烈分解。在50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌温度上升到60℃C时,真菌几乎完全停止活动,仅有嗜热性放线菌和细菌活动温度上升到70℃以上时,大多数嗜热性微生物已不适宜,微生物大量死亡或进入休眠状态。此时,产生的热量减少,堆温自动下降。当堆温降至70°℃以下时,处于休眠状态的嗜热性微生物又重新活动继续分解难分解的有机物热量又增加堆温就处于一个自然调节的、延续较久的高温期。
高温对于发酵的快速腐熟起到重要作用,在此阶段中发酵内开始了腐殖质的形成过程,并开始出现能溶解于弱碱的黑色物质。CN比明显下降,肥堆高度随之降低。通过高温能有效杀灭有机废弃物中病原物,按我国高温发酵卫生标准(GB7959-87),要求发酵最高温度达50-55℃以上,持续10天以上。
腐熟阶段
在高温阶段末期,只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质,此时微生物活性下降,发热量减少,温度下降。此时嗜温性微生物再占优势,对残留较难分解的有机物作进一步分解,腐殖质不断增多且趋于稳定化,此时发酵进入腐熟阶段。
降温后,需氧量大量减少,肥堆空隙增大,氧扩散能力增强,此时只需自然通风。在强制通风发酵中常见的后熟处理,即是将通气堆翻堆一次后,停止通气,让其腐熟。还可起到保氮的作用.
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