الفرق بين التسميد الهوائي والتخمير اللاهوائي

1. التسميد الهوائي

تحدث عملية التحلل الهوائي بشكل عام في وجود الأكسجين والماء. ويكون تكوينها على النحو التالي:

مواد عضوية + بكتيريا هوائية + أكسجين + ماء → ثاني أكسيد الكربون + ماء (حالة البخار) + نترات + كبريتات + أكسيد

2. التخمير اللاهوائي

تحدث العمليات اللاهوائية بشكل عام في غياب الأكسجين، ويكون تكوينها على النحو التالي:

المادة العضوية + البكتيريا اللاهوائية + ثاني أكسيد الكربون + الماء → غاز الميثان الغازي (الغاز الحيوي) + الأمونيا + المنتج النهائي

التسميد الهوائي والتخمير اللاهوائي كلاهما عمليتان لتحلل المادة العضوية تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. هناك أوجه تشابه واختلافات بينهما. سوف تشرح هذه المقالة بالتفصيل المبادئ، وتدفق العملية، ومراحل التخمير، والعوامل المؤثرة، وما إلى ذلك.

أوجه التشابه بين التسميد الهوائي والتخمير اللاهوائي

إنها جميعًا عمليات تحلل المواد العضوية تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. وهي تتطلب شروطًا للاستزراع الميكروبي، بما في ذلك التوزيع المعقول للمغذيات ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة وما إلى ذلك؛ فهي تحلل الملوثات العضوية وتقتل مسببات الأمراض وتزيد من نسبة النيتروجين والفوسفات وتحول السماد الخام إلى سماد أكثر ملاءمة للنبات. سماد مطبوخ سهل الامتصاص.

الفرق بين التسميد الهوائي والتخمر اللاهوائي

مبادئ مختلفة

التسميد الهوائي هو الذي تقوم فيه البكتيريا الهوائية بامتصاص وأكسدة وتحلل النفايات في الظروف الهوائية. ومن خلال أنشطتها الحياتية الخاصة، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بأكسدة جزء من المادة العضوية الممتصة إلى مواد غير عضوية بسيطة، وفي الوقت نفسه تطلق الطاقة اللازمة لأنشطة النمو الميكروبي، بينما يتم تصنيع الجزء الآخر من المادة العضوية إلى سيتوبلازم جديد، مما يسمح للكائنات الحية الدقيقة بالاستمرار في النمو والتكاثر. عملية إنتاج المزيد من الكائنات الحية. التخمير اللاهوائي هو تثبيت النفايات من خلال الأنشطة الأيضية للكائنات الحية الدقيقة في ظل الظروف اللاهوائية، مصحوباً بإنتاج الميثان وثاني أكسيد الكربون.

عملية مختلفة

1) التسميد الهوائي

تدفق العملية الرئيسي هو: المعالجة المسبقة لمخلفات الطعام → التخمير الرئيسي ← التخمير الرئيسي ← التخمير اللاحق ← التخمير اللاحق ← التخزين

① معالجة المواد الخام

بما في ذلك فرز مخلفات الطعام, سحق مخلفات الطعام وتعديل محتوى الرطوبة ونسبة الكربون إلى النيتروجين. أولاً، قم بإزالة الشوائب مثل المعادن والزجاج والبلاستيك والخشب من النفايات وسحقها إلى حجم جسيمات يبلغ حوالي 40 مم. ثم اختر المواد الخام للسماد العضوي للخلط لضبط نسبة الرطوبة ونسبة الكربون والنيتروجين. يمكنك استخدام القمامة النقية. وتبلغ نسبة القمامة إلى البراز 7:3 أو نسبة القمامة إلى الحمأة 7:3 للتسميد المختلط.

② مرحلة تخمير المواد الخام

وتستخدم معظم بلداننا طريقة التخمير الأولي، حيث تستغرق الدورة ما يصل إلى 30 يومًا. وحاليًا، تُستخدم طريقة التخمير الثانوي، وتستغرق الدورة عمومًا 20 يومًا. التخمير الأولي هو عملية أيض ميكروبية في مرحلتين من التسميد الهوائي: درجة حرارة متوسطة ودرجة حرارة عالية. على وجه التحديد، تبدأ العملية بأكملها من التخمير وتمر عبر درجة حرارة متوسطة ودرجة حرارة عالية ثم تصل إلى النقطة التي تبدأ فيها درجة الحرارة في الانخفاض. وعادةً ما تستغرق هذه المرحلة من 10 إلى 12 يومًا، وتستمر مرحلة ارتفاع درجة الحرارة لفترة أطول.

ويعني التخمير الثانوي أنه بعد التخمير الأولي، لا تزال بعض المواد تحتوي على كميات كبيرة من المواد العضوية سهلة التحلل والتي يصعب تحللها، والتي يجب إرسالها إلى غرفة ما بعد التخمير وتكديسها في أكوام بارتفاع متر إلى مترين للتخمر والتحلل الثانوي. وعندما تستقر درجة الحرارة عند حوالي 40 درجة مئوية، سوف تتحلل بالكامل، وهو ما يستغرق عادةً من 20 إلى 30 يومًا.

③ مرحلة ما بعد المعالجة

وهي معالجة السماد المخمر والناضج لإزالة المزيد من الشوائب الموجودة في السماد العضوي التي لم تتم إزالتها أثناء عملية المعالجة المسبقة وإجراء عملية التكسير اللازمة. يبلغ المحتوى المائي للسماد المكرر الذي تم الحصول عليه بعد المعالجة حوالي 30%، ونسبة الكربون إلى النيتروجين 15-20.

④مرحلة التخزين

يعني التخزين أنه يجب تخزين السماد العضوي وإدارته قبل معالجته. وعموماً، يمكن تخزينه مباشرة أو في أكياس. ومع ذلك، يجب الانتباه إلى إبقائه جافًا وجيد التهوية أثناء التخزين لمنع ضيق الهواء والرطوبة. وينقسم إلى ثلاث مراحل: المرحلة الأولية، ومرحلة الحرارة المرتفعة ومرحلة النضج.

2) التخمير اللاهوائي

المرحلة الأولى هي مرحلة التحلل المائي والتخمر، والتي تشير إلى التحلل المائي والتخمر للمواد العضوية المسؤولة تحت تأثير الإنزيمات الميكروبية خارج الخلية، مما يؤدي إلى تكسير سلاسل المواد الجزيئية الكبيرة إلى مواد جزيئية صغيرة مثل: السكريات الأحادية والأحماض الأمينية وغيرها للتحضير للمرحلة التالية.

المرحلة الثانية هي مرحلة إنتاج الهيدروجين وإنتاج الأسيتات. في هذه المرحلة، تتحلل المواد الجزيئية الصغيرة المنتجة في المرحلة السابقة تحت تأثير البكتيريا المنتجة للأحماض مثل بكتيريا حمض الأسيتيك وبعض أنواع الكلوستريديوم لتوليد حمض الأسيتيك والهيدروجين. في هذه المرحلة، يكون معدل إنتاج الحمض سريعًا جدًا، مما يتسبب في انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني لسائل التغذية بسرعة، مما يعطي سائل التغذية رائحة كريهة.

المرحلة الثالثة هي مرحلة تكوين الميثانوجين، حيث تتحلل الأحماض العضوية والمركبات المحتوية على النيتروجين القابلة للذوبان إلى أمونيا وأمينات وكربونات وثاني أكسيد الكربون والميثان والنيتروجين والهيدروجين والهيدروجين وغيرها. تتحلل الميثانوجينات حمض الأسيتيك لإنتاج الميثان وثاني أكسيد الكربون، وتستخدم الهيدروجين لاختزال ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان. في هذه المرحلة، ترتفع قيمة الأس الهيدروجيني.

3) العوامل المؤثرة المختلفة

① العوامل المؤثرة في عملية التسميد

يجب أن تكون كمية الأكسجين المزودة مناسبة. يجب أن تكون الكمية الفعلية للهواء المطلوبة 2-10 أضعاف الكمية النظرية للهواء. يجب أن يكون المحتوى المائي 50%-60%، و55% مثالي. في هذا الوقت، يكون معدل التحلل للكائنات الحية الدقيقة هو الأسرع، ويكون دور الماء هو دوران: الأول هو إذابة المواد العضوية والمشاركة في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة؛ والثاني هو ضبط درجة حرارة السماد.

عندما تكون درجة الحرارة عالية جدًا، يتم أخذ جزء من الحرارة من خلال تبخر الماء: يجب أن تكون نسبة الكربون إلى النيتروجين مناسبة، وتعتبر عمومًا بين 20-35 للنفايات البلدية؛ نسبة الفوسفور 75-150؛ قيمة الأس الهيدروجيني، عندما يتم استخدام الحمأة العضوية كمادة خام للسماد، يلزم تعديل الأس الهيدروجيني. في بداية عملية التسميد، بسبب عمل البكتيريا الحمضية، يكون الأس الهيدروجيني 5.5-6.0. بعد التسميد، يكون الأس الهيدروجيني 8.5-9.0.

② نسبة المواد الخام للتخمير اللاهوائي

نسبة الكربون-النيتروجين المناسبة للتخمر اللاهوائي هي 20-30. وعندما تكون نسبة الكربون إلى النيتروجين 35، ينخفض إنتاج الغاز بشكل كبير؛ ودرجة الحرارة المناسبة هي 30-40 درجة مئوية؛ وقيمة الأس الهيدروجيني ضرورية للغاية لبكتيريا الميثان للحفاظ على بيئة قلوية ضعيفة. نعم، نطاق الأس الهيدروجيني الأمثل هو 6.8-7.5. وتكون قيمة الأس الهيدروجيني منخفضة، مما يزيد بشكل كبير من ثاني أكسيد الكربون وينتج كمية كبيرة من المواد العضوية القابلة للذوبان في الماء وH2S. وتؤدي الزيادة في محتوى الكبريتيد إلى تثبيط نمو الميثانوجينات.

يمكن إضافة الجير لضبط الأس الهيدروجيني، لكن أفضل طريقة لضبط الأس الهيدروجيني هي ضبط نسبة الكربون إلى النيتروجين في المادة الخام، لأن القلوية المستخدمة لمعادلة الحمض في الركيزة هي نيتروجين الأمونيا بشكل أساسي. كلما زاد محتوى النيتروجين في الركيزة، زادت القلوية. عندما تكون الأحماض الدهنية المتطايرة (VFA) عند >3000، سيتوقف التفاعل.

الخاتمة

لكل من التسميد الهوائي والتخمير اللاهوائي مزاياه وعيوبه. فبينهما أوجه تشابه واختلاف. فيما يتعلق باحتياجات المعالجة للنفايات العضوية، يمكن للمستخدمين اختيار طريقة المعالجة المقابلة وفقًا للحالة الفعلية ومعالجة النفايات العضوية إلى مستوى عالٍ. معالجة قائمة على القيمة وخالية من التلوث.