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影响堆肥的重要因素

2011/1/6 14:52:05   文章来源:原创   作者:beplay体育app苹果生物   浏览次数:3424
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    堆肥腐熟化过程是一个复杂的过程,要达到良好的堆制效果,必须控制一些主要影响因素。它们分别为水分、碳氮比(C/N)、氧含量、温度和pH等。这些因素决定微生物活动强度,从而影响堆肥的速度与品质(李艳霞等,1999)。
    ① 含水量
    在堆肥过程中,水份是否适量直接影响堆肥beplay手机下载速度和腐熟程度,所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一(胡学玉,2002)。水在堆肥中的土要作用是:①溶解有机物,参与微生物的新陈代谢。因为在堆肥过程中,微生物需要从周围环境中不断摄取水分以维持其正常的生长代谢,微生物体内及流动状态水是其进行生化反应的介质,微生物只能摄取其生存必须的溶解性养料;② 水分蒸发时带走热量,调节堆肥温度。一般认为初始含水率在50%一60%是较为合适的(sulerD J等,1977)。对好氧堆肥工艺而言,如果含水率过高,超过65%,会造成堆肥物料被紧缩或其内部游离空隙被水膜充填,使游离空隙率降低而影响空气的扩散,并使有机物供氧不足而出现厌氧状态,形成发臭的中间产物(硫化氢、硫醇、氨等)产生恶臭和因硫化物而导致堆料腐败发黑。物料中的水分低于40%,就不能满足微生物的生长需要,限制微生物的运动及代谢,使堆料中心部位达不到适宜的高温,有机物难以分解,从而降低反应速率:当含水率低于30%时,微生物在水中摄取营养物质的能力降低,微生物繁殖慢,有机物分解过程进展相当缓慢(衷芳,2005)。
 
   ② 碳氮比
    堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中有特殊的意义。在堆肥化过程中,碳在微生物的新陈代谢过程中由于氧化作用约有2/3变成二氧化碳而排出,约1/3用于细胞质的合成。因此,碳是beplay手机下载过程的动力和热源,被称为微生物(细胞)的能源,氮主要用于细胞原生质的合成作用而留于系统内。
    就微生物对营养的需求而言,碳氮比是一个重要因素(李国学等,2000)。微生物生长需要碳源,蛋白质合成需要氮源,微生物合成一份蛋白质大约需要30份碳。对于堆肥来讲,堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值。研究表明理想C/N比为30一35,最多不超过40(Pioncelot,1974)。
    C/N比低、特别是当pH值和温度高时,废弃物中的氮以NH3的形式挥发损失,散发出臭味,并且堆肥产品也会给农作物带来不利影响(Eghban,2000)。用C/N比低的原料(15.7:1)进行堆肥实验,结果是微生物对有机物的生物氧化过程中出现了严重的氮素损失,也降低了有机肥效。但是,当C/N比高于35时,微生物必须经过多次生命循环,氧化掉过量的碳,直到达到一个合适的C/N比供其进行新陈代谢,因而C/N比高会降低降解速度。
    碳氮比不仅仅影响beplay手机下载时间,也是影响堆肥制品质量的重要因素之一。如果C/N比更高,容易导致成品堆肥的C/N比过高,这种堆肥施入土壤后,将夺取土壤中的氮素,引起土壤“氮饥饿”,影响作物生长。若C双比低于20:1,可供消耗的氮素少,氮素养料相对过剩,超过微生物所需要的氮,细菌就会将其转化为氨态氮而挥发掉,导致氮元素大量流失而降低肥效。
    在堆肥化过程中,C/N比也是影响堆肥温度的因素之一。C/N比小温度上升快,但堆层达到最高温度低;C/N比大,堆层达到最高温度反而高,但温度上升慢。
    另外,磷是磷酸和细胞核的重要组成元素,也是生物能ATP的重要组成成分,一般要求堆肥料的碳/磷比应在75~150的范围内比较适宜(KasPeretal.,1981)。
    ③ 氧含量
    供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有三个方面,第一,为堆体内的微生物提供氧气,使生化反应顺利进行,以达到提高堆层温度之目的。如果堆体内的氧气含量不足,微生物处于厌氧状态,使降解速度减缓,产生硫化氢等臭气,同时使堆体温度下降。第二,调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温,但是,堆肥又必须避免长时间的高温,在极限情况下,堆层温度可土升至80℃一90℃,这将严重影响微生物的生长繁殖。所以当堆肥温度上升到峰值以后,供氧的调节主要以控制温度为主,即通过加大供气量,借助水分蒸发带走热量,使堆温下降。第三,散除水分。在堆肥的后期,应加大通气量,以冷却堆肥及带走水分,达到堆肥体积、重量减少的目的(Hoitinketal.,1993)。通气可以采取鼓风或抽气方式,两种方式各有利弊。抽气的优势在于可将堆体中的废气在排入大气前统一进行处理,减少二次污染;鼓风的优势是利于水分及热量散失。最好的办法是在堆肥的前期采用抽气方式以处理产生的臭气,在堆肥后期采用鼓风方式以利于减少水分。

    ④ 温度
    堆肥作为一种生物系统,它与非生物系统是有差别的(JimenezandGarcia,1991)。对于非生物系统而言,反应的速度直接与温度有关,温度越高反应速度越快。然而,靠酶促作用进行的堆肥生物化学反应系统,有利于反应进行的温度是有限定范围的,限度以外的反应则是衰弱的。
    当温度超过极限时,温度越高,反应的衰退变得更加迅速(Aveela,2000;黄赘梅,2002)。因此温度是堆肥系统微生物活动的反映,是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。合适的温度是堆肥得以顺利进行和获得高质量堆肥产品的保证。堆肥中微生物分解有机物而释放出热量,这些热量使堆肥温度_上升。堆肥初期,堆体基本呈中温,嗜温菌较为活跃,大量繁殖。它们在利用有机物的过程中,有一部分转化成热量,堆体温度不断上升,1一2天后可以达到50℃一60℃。在这个温度卜,嗜温菌生长受到抑制,大量死亡,而嗜热菌的繁殖进入激发状态(   Bjom,2003)。嗜热菌的大量繁殖和温度的明显提高,使堆肥beplay手机下载直接由中温进入高温,并在高温范围内稳定一段时间。正是在这一温度范围内,堆肥中的寄生虫和病原菌被杀死。此外,高温还可杀死畜禽粪便中的杂草种子,故一般多采用高温堆肥。高温堆肥时,温度上升超过65℃时,进入孢子形成阶段,这一阶段对堆肥是不利的,因为孢子呈不活动状态,使分解速度相应变慢。此外,在此温度范围内,形成的抱子再发芽繁殖的可能性也很小。因此,高温堆肥温度最好在45℃一55℃左右(MacgregorandFinsttein,1981)。

    ⑤ PH值
    在堆肥过程中,PH值也是一个重要影响因素。但是pH值变化受堆肥原料和条件的影响(Nakasaki1993)。一般来讲,PH在3~12之间都可以进行堆肥(Goldstein,1990:Augenstein,1996),黄国峰(2003)研究表明微生物在高温阶段达最大分解能力时的pH一般为7.8一8.5。一般堆制过程中,没有其他的特殊要求不必调pH值。但是有研究发现,在堆肥初期堆体的pH值降低,低的pH值有时会严重地抑制堆肥反应的进行,pH值对微生物的生长也是重要影响因素之一,一般微生物生长最适宜的pH值是中性或弱碱性,pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难,影响堆肥的效率。pH值是一个可以对微生物环境做出估价的参数,在整个堆肥过程中,pH值随时间和温度的变化而变化。因此,pH值也是揭示堆肥分解过程的一个极好的标志。适宜的pH值可使微生物有效地发挥作用,使得堆肥过程顺利进行。一般认为pH值在7.5一8.5时,可获得最大堆肥效率。堆肥过程中,PH值高,堆肥物可通过添加酸来调整;pH值低,则可通过掺入碱性物质(石灰)来调整。


 
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