Diferencia entre compostaje aeróbico y fermentación anaeróbica

1. Compostaje aeróbico

El proceso de descomposición aeróbica se produce generalmente en presencia de oxígeno y agua. Su formación es la siguiente:

Materia orgánica + bacterias aerobias + oxígeno + agua → dióxido de carbono + agua (estado de vapor) + nitrato + sulfato + óxido.

2. Fermentación anaerobia

Los procesos anaeróbicos ocurren generalmente en ausencia de oxígeno, y su formación es la siguiente:

Materia orgánica + bacterias anaerobias + dióxido de carbono + agua → metano gaseoso (biogás) + amoníaco + producto final.

El compostaje aerobio y la fermentación anaerobia son procesos de degradación de la materia orgánica bajo la acción de microorganismos. Tienen similitudes y diferencias. Este artículo explicará en detalle los principios, el flujo del proceso, las etapas de fermentación, los factores que influyen, etc.

Similitudes entre el compostaje aerobio y la fermentación anaerobia

Todos ellos son procesos de degradación de la materia orgánica bajo la acción de microorganismos. Requieren condiciones para el cultivo microbiano, incluyendo una distribución razonable de nutrientes, temperatura, pH, etc.; degradan contaminantes orgánicos, matan patógenos, aumentan la proporción de N y P, y convierten el abono crudo en fertilizantes más favorables para las plantas. Fertilizante cocido de fácil absorción.

Diferencia entre compostaje aeróbico y fermentación anaeróbica

Diferentes principios

El compostaje aeróbico consiste en que las bacterias aeróbicas absorben, oxidan y descomponen los residuos en condiciones aeróbicas. A través de sus propias actividades vitales, los microorganismos oxidan parte de la materia orgánica absorbida en sustancias inorgánicas simples y, al mismo tiempo, liberan la energía necesaria para las actividades de crecimiento microbiano, mientras que otra parte de la materia orgánica se sintetiza en nuevo citoplasma, lo que permite a los microorganismos seguir creciendo y reproduciéndose. Es el proceso de producción de más organismos. La fermentación anaeróbica es la estabilización de los residuos mediante las actividades metabólicas de los microorganismos en condiciones anaeróbicas, acompañada de la producción de metano y CO2.

Proceso diferente

1) Compostaje aeróbico

El flujo principal del proceso es: pretratamiento de residuos alimentarios → fermentación principal → postfermentación → postratamiento → almacenamiento.

①Pretratamiento de las materias primas

Incluido clasificación de residuos alimentarios, trituración de residuos alimentarios y ajuste del contenido de humedad y de la relación carbono-nitrógeno. En primer lugar, se eliminan impurezas como metal, vidrio, plástico y madera de los residuos y se trituran hasta un tamaño de partícula de unos 40 mm. A continuación, seleccione las materias primas del compost para dosificarlas y ajustar la humedad y la relación carbono-nitrógeno. Se puede utilizar basura pura. La proporción entre basura y heces es de 7:3 o la proporción entre basura y lodos es de 7:3 para el compostaje mixto.

② Fase de fermentación de las materias primas

En la mayoría de nuestros países se utiliza el método de fermentación primaria, con un ciclo de hasta 30 días. Actualmente, se utiliza el método de fermentación secundaria, cuyo ciclo suele durar 20 días. La fermentación primaria es un proceso metabólico microbiano en dos etapas de compostaje aeróbico: a media temperatura y a alta temperatura. Concretamente, todo el proceso parte de la fermentación, pasa por la temperatura media, la temperatura alta y llega al punto en el que la temperatura empieza a descender. Generalmente dura entre 10 y 12 días, y la etapa de alta temperatura dura más tiempo.

La fermentación secundaria significa que, tras la fermentación primaria, algunos de los materiales aún contienen materia orgánica de fácil descomposición y grandes cantidades de materia orgánica de difícil descomposición, que es necesario enviar a la sala de post-fermentación y apilar en pilas de 1-2 metros de altura para su fermentación secundaria y descomposición. Cuando la temperatura se estabilice en torno a los 40°C, estará totalmente descompuesta, lo que suele tardar entre 20 y 30 días.

③Etapa de postratamiento

Se trata de procesar el compost fermentado y maduro para eliminar aún más las impurezas del compost que no se eliminaron durante el proceso de pretratamiento y realizar el proceso de trituración necesario. El contenido de agua del compost refinado obtenido tras el tratamiento es de aproximadamente 30%, y la relación carbono-nitrógeno es de 15-20.

④Etapa de almacenamiento

El almacenamiento significa que el compost debe almacenarse y gestionarse antes de su transformación. En general, puede almacenarse directamente o en bolsas. Sin embargo, hay que prestar atención a mantenerlo seco y ventilado durante el almacenamiento para evitar la hermeticidad y la humedad. Se divide en tres etapas: etapa inicial, etapa de alta temperatura y etapa de maduración.

2) Fermentación anaeróbica

La primera etapa es la etapa de hidrólisis y fermentación, que se refiere a la hidrólisis y fermentación de la materia orgánica responsable bajo la acción de enzimas extracelulares microbianas, rompiendo las cadenas de sustancias de gran tamaño molecular en sustancias de pequeño tamaño molecular como: monosacáridos, aminoácidos, etc. para prepararse para la siguiente etapa.

La segunda etapa es la de producción de hidrógeno y acetato. En esta etapa, las sustancias de moléculas pequeñas producidas en la etapa anterior se descomponen bajo la acción de bacterias productoras de ácido, como las bacterias del ácido acético y algunas especies de Clostridium, para generar ácido acético e hidrógeno. En esta etapa, la tasa de producción de ácido es muy rápida, lo que hace que el valor del pH del líquido de alimentación descienda rápidamente, dando al líquido de alimentación un olor pútrido.

La tercera etapa es la metanogénesis, en la que los ácidos orgánicos y los compuestos solubles que contienen nitrógeno se descomponen en amoníaco, aminas, carbonatos y dióxido de carbono, metano, nitrógeno, hidrógeno, etc. Los metanógenos descomponen el ácido acético para producir metano y dióxido de carbono, y utilizan el hidrógeno para reducir el dióxido de carbono a metano. En esta fase, el valor del pH aumenta.

3) Diferentes factores de influencia

① Factores que afectan al proceso de compostaje

La cantidad de suministro de oxígeno debe ser adecuada. La cantidad real de aire necesaria debe ser de 2 a 10 veces la cantidad teórica de aire. El contenido de agua debe ser 50%-60%, y 55% es ideal. En este momento, la tasa de descomposición de los microorganismos es la más rápida, y el papel del agua es doble: el primero es disolver la materia orgánica y participar en el metabolismo de los microorganismos; el segundo es ajustar la temperatura del compost.

Cuando la temperatura es demasiado alta, parte del calor se lleva a través de la evaporación del agua: la relación carbono-nitrógeno debe ser adecuada, generalmente se considera que está entre 20-35 para los residuos municipales; la relación de fósforo es de 75-150; valor del pH, cuando los lodos orgánicos se utilizan como materia prima del compost, es necesario ajustar el pH. Al principio del proceso de compostaje, debido a la acción de las bacterias ácidas, el pH es de 5,5-6,0. Tras el compostaje, el pH es de 8,5-9,0.

② Proporción de materia prima de fermentación anaerobia.

La relación carbono-nitrógeno adecuada para la fermentación anaeróbica es de 20-30. Cuando la relación carbono-nitrógeno es de 35, la producción de gas disminuye considerablemente; la temperatura adecuada es de 30-40°C; el valor del pH es absolutamente necesario para que las bacterias del metano mantengan un entorno débilmente alcalino. Sí, su rango óptimo de pH es de 6,8-7,5. El valor de pH es bajo, lo que aumenta en gran medida el CO2 y produce una gran cantidad de materia orgánica soluble en agua y H2S. El aumento del contenido de sulfuro inhibe el crecimiento de los metanógenos.

Se puede añadir cal para ajustar el pH, pero La mejor manera de ajustar el pH es ajustar la relación carbono-nitrógeno de la materia prima, porque la alcalinidad utilizada para neutralizar el ácido del sustrato es principalmente nitrógeno amoniacal. Cuanto mayor sea el contenido de nitrógeno del sustrato, mayor será la alcalinidad. Cuando VFA (ácidos grasos volátiles) Cuando >3000, la reacción se detendrá.

En conclusión

Tanto el compostaje aerobio como la fermentación anaerobia tienen sus ventajas e inconvenientes. Tienen similitudes y diferencias. En cuanto a las necesidades de procesamiento de los residuos orgánicos, los usuarios pueden elegir el método de procesamiento correspondiente según la situación real y procesar los residuos orgánicos a un alto nivel. Tratamiento basado en el valor y sin contaminación.