Разница между аэробным компостированием и анаэробной ферментацией

1. Аэробное компостирование

Процесс аэробного разложения обычно происходит в присутствии кислорода и воды. Его образование происходит следующим образом:

Органическое вещество + аэробные бактерии + кислород + вода → углекислый газ + вода (парообразное состояние) + нитрат + сульфат + оксид

2. Анаэробная ферментация

Анаэробные процессы обычно протекают в отсутствие кислорода, и их образование происходит следующим образом:

Органическое вещество + анаэробные бактерии + углекислый газ + вода → газообразный метан (биогаз) + аммиак + конечный продукт

Аэробное компостирование и анаэробная ферментация - это процессы разложения органических веществ под действием микроорганизмов. Они имеют как сходства, так и различия. В этой статье мы подробно расскажем о принципах, ходе процесса, стадиях ферментации, влияющих факторах и т. д.

Сходство между аэробным компостированием и анаэробной ферментацией

Все они представляют собой процессы разложения органических веществ под действием микроорганизмов. Они требуют условий для культуры микроорганизмов, включая разумное распределение питательных веществ, температуру, pH и т.д.; они разлагают органические загрязнители, убивают патогены, увеличивают соотношение N и P и превращают сырые удобрения в более удобные для растений. Легко усваиваемое готовое удобрение.

Разница между аэробным компостированием и анаэробной ферментацией

Разные принципы

Аэробный компост - это процесс, при котором аэробные бактерии поглощают, окисляют и разлагают отходы в аэробных условиях. Благодаря собственной жизнедеятельности микроорганизмы окисляют часть поглощенного органического вещества в простые неорганические вещества, при этом высвобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов, а другая часть органического вещества синтезируется в новую цитоплазму, что позволяет микроорганизмам продолжать расти и размножаться. Процесс производства большего количества организмов. Анаэробная ферментация - это стабилизация отходов за счет метаболической деятельности микроорганизмов в анаэробных условиях, сопровождающаяся выделением метана и CO2.

Разный процесс

1) Аэробное компостирование

Основной технологический процесс протекает следующим образом: предварительная обработка пищевых отходов → основная ферментация → постферментация → постобработка → хранение

① Предварительная обработка сырья

В том числе сортировка пищевых отходов, измельчение пищевых отходов и регулировка содержания влаги и соотношения углерода и азота. Сначала удалите из отходов примеси, такие как металл, стекло, пластик и древесина, и измельчите их до размера частиц около 40 мм. Затем выберите компостное сырье для дозирования, чтобы отрегулировать влажность и соотношение углерода и азота. Можно использовать чистый мусор. При смешанном компостировании соотношение мусора и фекалий составляет 7:3, а соотношение мусора и ила - 7:3.

② Стадия ферментации сырья

В большинстве наших стран используется метод первичной ферментации с циклом до 30 дней. В настоящее время используется метод вторичной ферментации, цикл которой обычно составляет 20 дней. Первичная ферментация - это процесс метаболизма микроорганизмов на двух стадиях аэробного компостирования: среднетемпературной и высокотемпературной. В частности, весь процесс начинается с ферментации, проходит через среднюю температуру, высокую температуру и затем достигает точки, где температура начинает снижаться. Обычно этот процесс занимает 10-12 дней, а высокотемпературная стадия длится дольше.

Вторичная ферментация означает, что после первичной ферментации некоторые материалы все еще содержат легко разлагаемые и большие количества трудноразлагаемых органических веществ, которые необходимо отправить в постферментационное помещение и сложить в штабеля высотой 1-2 метра для вторичной ферментации и разложения. Когда температура стабилизируется на уровне около 40°C, происходит полное разложение, которое обычно занимает 20-30 дней.

③ Этап последующей обработки

Ферментированный и зрелый компост необходимо переработать, чтобы удалить из него примеси, которые не были удалены в процессе предварительной обработки, и провести необходимый процесс измельчения. Содержание воды в очищенном компосте, полученном после обработки, составляет около 30%, а соотношение углерода и азота - 15-20.

④ Стадия хранения

Хранение означает, что компост необходимо хранить и обрабатывать до переработки. Как правило, его можно хранить прямо или в мешках. Однако во время хранения необходимо следить за тем, чтобы он оставался сухим и проветривался, чтобы предотвратить образование воздушной прослойки и сырости. Он делится на три этапа: начальный этап, этап высокой температуры и этап созревания.

2) Анаэробная ферментация

Первый этап - это этап гидролиза и ферментации, который означает гидролиз и ферментацию ответственных органических веществ под действием микробных внеклеточных ферментов, разрывающих цепочки крупных молекулярных веществ на мелкие молекулярные вещества, такие как: моносахариды, аминокислоты и т.д. для подготовки к следующему этапу.

Второй этап - это этап производства водорода и ацетата. На этом этапе небольшие молекулярные вещества, полученные на предыдущем этапе, разлагаются под действием кислотообразующих бактерий, таких как уксуснокислые бактерии и некоторые виды Clostridium, с образованием уксусной кислоты и водорода. На этом этапе скорость производства кислоты очень высока, что приводит к быстрому снижению pH кормовой жидкости, придавая ей гнилостный запах.

Третья стадия - стадия метаногенеза, на которой органические кислоты и растворимые азотсодержащие соединения разлагаются на аммиак, амины, карбонаты и углекислый газ, метан, азот, водород и т.д. Метаногены разлагают уксусную кислоту с образованием метана и углекислого газа, а также используют водород для восстановления углекислого газа до метана. На этом этапе значение pH повышается.

3) Различные факторы влияния

① Факторы, влияющие на процесс компостирования

Количество подаваемого кислорода должно быть соответствующим. Фактическое количество необходимого воздуха должно быть в 2-10 раз больше теоретического. Содержание воды должно составлять 50%-60%, идеальным считается 55%. В это время скорость разложения микроорганизмов наиболее высока, и вода играет двоякую роль: первая - растворяет органические вещества и участвует в метаболизме микроорганизмов; вторая - регулирует температуру компоста.

При слишком высокой температуре часть тепла уходит за счет испарения воды: соотношение углерода и азота должно быть соответствующим, обычно считается, что оно составляет 20-35 для муниципальных отходов; соотношение фосфора - 75-150; значение pH, когда органический осадок используется в качестве сырья для компоста, требуется корректировка pH. В начале процесса компостирования, под действием кислых бактерий, рН составляет 5,5-6,0. После компостирования pH составляет 8,5-9,0.

② Соотношение сырья для анаэробной ферментации

Подходящее соотношение углерода и азота для анаэробной ферментации составляет 20-30. При соотношении углерода и азота 35 производство газа значительно снижается; подходящая температура - 30-40°C; значение pH абсолютно необходимо для метановых бактерий, чтобы поддерживать слабощелочную среду. Да, оптимальный диапазон pH составляет 6,8-7,5. При низком значении pH значительно увеличивается количество CO2 и образуется большое количество водорастворимых органических веществ и H2S. Увеличение содержания сульфидов подавляет рост метаногенов.

Для регулировки pH можно добавлять известь, но лучший способ регулировки pH - это регулировка соотношения углерода и азота в сырье, поскольку щелочь, используемая для нейтрализации кислоты в субстрате, состоит в основном из аммиачного азота. Чем выше содержание азота в субстрате, тем выше щелочность. При содержании летучих жирных кислот (VFA) >3000 реакция прекращается.

В заключение

И аэробное компостирование, и анаэробная ферментация имеют свои преимущества и недостатки. Они имеют как сходства, так и различия. В зависимости от потребностей в переработке органических отходов, пользователи могут выбрать соответствующий метод переработки в соответствии с реальной ситуацией и довести переработку органических отходов до высокого уровня. Обработка, основанная на ценности и не загрязняющая окружающую среду.