有机肥生产原理和微生物学的过程及过程

1、微生物有机肥的生产原理及微生物工艺

一、基本原则

有氧发酵是在有氧条件下进行的。 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，从而获得微生物代谢所需的能量，同时将部分有机物转化为合成物。 新的细胞材料使微生物生长和繁殖，产生更多生物体的过程。 发酵的结果是将废物中的有机物转化为具有较高稳定性的腐殖质。

2. 微生物过程

好氧发酵的微生物过程大致可分为三个阶段，每个阶段都有其独特的微生物群：

1）发热阶段（中温阶段、加热阶段）

在发酵初期（一般1-3天），堆肥堆中的嗜温微生物利用可溶性、易降解的有机物作为营养物质和能量来源，迅速繁殖，并释放热能，引起堆肥堆的温度升高。继续上涨。 此阶段的温度范围为室温至45℃，微生物以嗜温好氧为主，通常是一些非孢子菌。 微生物的种类很多，主要有细菌、真菌和放线菌。 其中，细菌主要利用水溶性单糖，放线菌和真菌具有分解纤维素和半纤维素物质的特殊功能。

2）高温阶段

当堆肥堆温度升至45℃以上时，进入高温阶段。 通常从堆放发酵开始，只需2-3天，堆肥堆温即可迅速升至55℃，1周内堆温可达最高值（最高温度可达80℃）。 嗜温微生物受到抑制，嗜热微生物逐渐取而代之。 除了前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。 嗜热真菌和放线菌主要在50℃左右活跃； 当温度升至60℃时，真菌几乎完全停止活动，只有嗜热放线菌和细菌活跃； 当温度升至70℃以上时，大多数嗜热微生物不再适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。 此时，产生的热量减少，电堆温度自动下降。 当堆温降至70℃以下时，休眠的嗜热微生物又重新活跃起来，继续分解难分解的有机物。 热量再次升高，堆温处于自然调节且持久的高温期。

高温对于发酵的快速成熟起着重要作用。 在此阶段，发酵开始形成腐殖质，并开始出现能溶于弱碱的黑色物质。 C/N比显着降低，堆肥堆高也相应降低。 高温可有效杀灭有机废物中的病原体。 根据我国高温发酵卫生标准（-87），要求最高发酵温度在50-55℃以上，持续5-7天。

3）分解阶段

高温阶段结束时，只剩下一些较难分解的有机物和新形成的腐殖质。 此时，微生物活性减弱，产热减少，温度下降。 此时，中温微生物再次占优势，进一步分解残留的难以分解的有机物。 腐殖质继续增加并趋于稳定。 此时发酵进入分解阶段。

冷却后，需氧量大大减少，堆肥堆内空隙扩大，氧气扩散能力增强。 这时只需自然通风即可。 强制通风发酵中常见的后熟处理是将通风堆翻转一次，然后停止通风，让其成熟。 它还可以起到保存氮的作用。

2、发酵程序及工艺流程

发酵程序：

1、原料预处理：包括分选、破碎、水分和碳氮比调整。

2、原料发酵：周期一般需要15-20天。

1）第一阶段：指好氧发酵中中温和高温两个阶段的微生物代谢过程。 是指从发酵初期开始，经过中高温，再到温度开始下降的整个过程。 通常需要 10-12 天。

2）第一阶段：经过第一阶段发酵后，物料中仍有一些易分解和大量难分解的有机物，需要发酵成熟。 此时，气温继续下降。 当温度稳定在35-40℃左右时，就会完全分解，一般需要5-10天。

3、后处理：后处理包括去除杂质和进行必要的粉碎。

工艺流程

1. 堆叠技术

堆放前应将地面压实，将粪便、泥炭、乐贝风二次缓蚀剂等发酵原料按比例混合制成堆放。

2、搅拌翻堆发酵工艺

物料堆放成堆状，可排列成多个平行堆垛。 堆体截面形状通常为三角形或梯形，高度为1.5-2.0m，宽度为4-6m。 混合料堆的含水率为55-65%。

发酵过程如下：

发酵原料——预处理——混合——发酵——再调制——造粒——包装——出厂

在预处理中，有时需要对原料进行粉碎，调整原料的粒度。 合适的粒径范围为12至60毫米。 粉碎和筛分可以增加原料的表面积，有利于微生物繁殖，提高发酵速度。 堆放后，每4-7天可翻堆一次。 1个月后即可停止翻动，让其自然成熟。

3、影响发酵的因素及其控制

1、翻堆

翻堆、供氧是好氧发酵生产的基本条件之一。 翻堆的主要作用是：①提供氧气，加速微生物的发酵过程； ②调节堆温； ③ 干燥堆垛。

如果翻堆次数较少，则通风量不足以为微生物提供足够的氧气，从而影响发酵温度的升高； 如果频繁翻堆，堆肥堆的热量可能会散失，影响发酵的无害化。 通常发酵时根据情况翻堆2-3次。

2、有机质含量

有机物含量水平影响堆料温度、通风和氧气供应。 如果有机物含量过低，则发酵过程中分解产生的热量不足以促进和维持嗜热菌的增殖。 堆肥堆很难达到高温阶段，影响发酵的卫生无害效果。 而且，由于有机质含量低，发酵产品的肥效和使用价值都会受到影响。

如果有机质含量过高，则需要大量供氧，这会给翻堆供氧造成实际困难，并可能因供氧不足而造成一些厌氧状况。 适宜的有机含量为20-80%

3、载噪比

最佳25:1

在发酵中，有机C主要用作微生物的能量物质。 大部分有机C在微生物代谢过程中被氧化分解为CO2并挥发掉，而部分C则构成微生物本身的细胞物质。 氮主要消耗于原生质合成。 就微生物的营养需要而言，最适宜的C/N比为4～30。当有机物C/N比在10左右时，有机物被微生物以最大速度分解。

随着C/N比的增加，发酵时间相对延长。 当原料C/N比为20、30~50、78时，相应的发酵时间分别约为9~12天、10~19天、21天。 然而，当C/N比大于80:1时，发酵将难以进行。

每种发酵原料的C/N比通常为：锯末300～1000份、秸秆70～100份、原料50～80份、人粪6～10份、牛粪8～26份、猪粪7～15份、猪粪5～5份。 10鸡粪。 、污水污泥8～15。

堆肥后，C/N比会明显低于堆肥前，通常在10至20:1之间。 这种成熟发酵的C/N比在农业利用中具有较好的肥效。

4. 水分

水分是否合适直接影响发酵速度和分解程度。 对于污泥发酵，堆料的适宜含水量为55-65%。 实际操作中，一个简单的测量方法是：如果用手紧紧握住材料，就会形成一团，就会有水的痕迹，但如果水不滴出来就更好了。 原料发酵最适宜的含水量为55%。

5. 粒度

发酵所需的氧气是通过发酵原料颗粒的气孔供给的。 孔隙率和孔径取决于颗粒尺寸和结构强度。 例如纸张、动物、植物、纤维织物等，遇水受压后，密度会增大，颗粒间的孔隙大大减少，不利于通风和供氧。 适宜的粒径一般为12-60mm。

6. 酸碱度

微生物可以在较宽的pH范围内繁殖，适宜的pH值为6-8.5。 发酵过程中通常不需要调节pH值。

4、判定指标

1、成熟度：发酵的成熟程度

1）外观变化：直观定性的判断标准是发酵不再剧烈分解，成品温度低； 外观呈深棕色或黑色； 结构松散； 并且没有异味。

2）温度变化：通常堆肥堆经过高温阶段后，温度会逐渐下降。 当发酵成熟时，堆温低于40℃。

2、化学指标

1）有机质和挥发性固形物含量的变化：随着发酵的进行，发酵后的有机质和挥发性固形物含量呈现持续下降的趋势，最终达到基本稳定。 成熟时可减少15-30%。 然而，这种变化趋势受原材料来源的影响很大。 仅仅用它来衡量发酵是否成熟是不够的。

2）氮、C/N比和无机氮形态的变化：发酵过程中，部分有机碳会氧化成CO2并挥发损失，堆肥质量下降。 由于氮的损失（主要是有机氮的氨化阶段，少量氨氮会挥发损失）远低于有机碳的损失，所以发酵成熟后，发酵中的总氮含量趋于增大，而 C/N 比值继续减小直至稳定。 有研究指出，当堆肥堆的C/N比从25～35:1下降到20:1以下时，堆肥堆将达到稳定。

3）水溶性有机碳（C）和水溶性有机碳与有机氮的比值：水溶性有机碳与水溶性有机氮的比值是发酵成熟度的良好化学指标。 当该值约为5-6时，表明发酵完成。 成熟，这个值与发酵原料无关。