تخمیر بیوگاز کود مرغ

Thread Content

کود مرغی یک کود آلی با کیفیت نسبتاً بالا است که حاوی تقریباً 1.63٪، 1.54٪ و 0.085٪ نیتروژن خالص، فسفر (P2O5) و پتاسیم (K2O) است. کود مرغ باید قبل از استفاده کاملاً تجزیه شود. انگل ها و تخم مرغ های موجود در کود مرغ و همچنین برخی از باکتری های عفونی می توانند از طریق فرآیند تجزیه (دوباره شدن) غیرفعال شوند. از آنجایی که کود مرغی در طی فرآیند تجزیه دماهای بالایی ایجاد می کند، به راحتی باعث از دست دادن نیتروژن می شود. بنابراین قبل از تجزیه به مقدار مناسب آب و 5 درصد سوپر فسفات اضافه کنید و اثر کود بهتر خواهد بود. روش تجزیه می تواند به این صورت باشد که کود مرغ را برای خیساندن در مخزن کود قرار دهید، یا یک شمع آب بندی سطحی برای بازگردانی ایجاد کنید. کود مرغی پس از تجزیه کامل به یک کود پایه با کیفیت برای کاشت محصولات تبدیل می شود و یا اغلب به عنوان کود پایه برای کاشت درختان میوه در زمستان استفاده می شود و در طول سال استفاده می شود. 　　با توجه به خصوصیات فیزیولوژیکی جوجه ها، خوراک مصرفی جوجه ها به طور کامل هضم و جذب نمی شود و حدود 40 تا 70 درصد مواد مغذی از بدن دفع می شود. بنابراین کود مرغی دارای بالاترین مواد مغذی در بین تمام کودهای مرغی و دامی است. اما اگر کود مرغی بدون فرآوری یا تجزیه مستقیماً به محصولات زراعی زده شود، آسیب بزرگ و خطرات پنهانی را به همراه خواهد داشت.: مستقیماً روی خاک اعمال می شود، در شرایط مناسب تخمیر می شود و مقدار زیادی گرما ایجاد می کند و ریشه های محصول را می سوزاند. در عین حال، کود مرغی خود حاوی تعداد زیادی پاتوژن است که باعث ایجاد خطرات بیماری های پنهان برای محصولات می شود. بنابراین، کود مرغی قبل از استفاده از کود مرغی باید به طور بی ضرر درمان شده و کاملاً تجزیه شود. 　 　　روش سنتی آب بندی و انباشته شدن کود مرغ و انجام تخمیر بی هوازی است. معمولاً 3-4 ماه طول می کشد تا تجزیه شود. اکنون از طریق بیوتکنولوژی، از تخمیر هوازی استفاده می شود و سرعت تجزیه 10-20 برابر سریعتر از روش سنتی است. پروتئین و سایر درشت مولکول های کود مرغی به مولکول های کوچکی تجزیه می شوند که می توانند مستقیماً توسط محصولات جذب شوند. کود مرغی کاملاً تجزیه شده تقریباً هیچ بویی ندارد. جزء اصلی بیوگاز متان است. بیوگاز از 50% تا 80% متان (CH4)، 20% تا 40% دی اکسید کربن (CO2)، 0% تا 5% نیتروژن (N2)، کمتر از 1% هیدروژن (H2)، کمتر از 0.4% اکسیژن (O2) و 0.1% تا 3% (H2S سولفید هیدروژن) تشکیل شده است. از آنجایی که بیوگاز حاوی مقدار کمی سولفید هیدروژن است، بوی کمی دارد. خواص آن مشابه گاز طبیعی است. اگر هوا حاوی 8.6 تا 20.8 درصد (حجمی) بیوگاز باشد، گاز مخلوط انفجاری تشکیل می شود. 1 میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز (ارتباط بین باکتری ها: ترویج، مهار، رقابت، و غیره) میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز یک اصطلاح کلی هستند، شامل پنج گروه عمده: باکتری های تخمیری، استوژن های تولید کننده هیدروژن، استوژن های مصرف کننده هیدروژن، متانوژن های هیدروژن خوار و متانوژن های استات خوار. پنج گروه عمده از باکتری ها یک زنجیره غذایی را تشکیل می دهند. با قضاوت از متابولیت های فیزیولوژیکی هر گروه از باکتری ها یا تأثیر فعالیت آنها بر مقدار pH آبگوشت تخمیر، فرآیند تخمیر بیوگاز را می توان به مراحل هیدرولیز، تولید اسید و متانوژنز تقسیم کرد. فعالیت های سه گروه اول باکتری ها می تواند باعث شود که مواد آلی اسیدهای آلی مختلف را تشکیل دهند. بنابراین در مجموع آنها را باکتری های غیر متانوژن می نامند. فعالیت های دو گروه اخیر از باکتری ها می تواند اسیدهای آلی مختلف را به متان تبدیل کند، بنابراین در مجموع آنها را متانوژن می نامند. 　　(1) باکتری های غیر متان زا باکتری های غیر متان زا می توانند مواد آلی درشت مولکولی پیچیده را به مواد ساده با وزن مولکولی کوچک تبدیل کنند. انواع مختلفی از آن ها وجود دارد که بر اساس بستر عمل تقسیم بندی می شوند، از جمله باکتری های سلولولیتیک، باکتری های همی سلولولیتیک، باکتری های آمیلولیتیک، باکتری های تجزیه کننده پروتئین، باکتری های لیپولیتیک و برخی باکتری های خاص مانند باکتری های هیدروژن ساز و باکتری های استوژن. 　　(2) متانوژن ها متانوژن ها تولید کننده متان، جزء اصلی تخمیر بیوگاز هستند. آنها هسته میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز هستند. آنها کاملاً بی هوازی هستند و به اکسیژن و اکسیدان ها بسیار حساس هستند. مناسب ترین محدوده pH خنثی یا کمی قلیایی است. آنها بر روی دی اکسید کربن و هیدروژن رشد می کنند و متان را به عنوان یک محصول زائد منتشر می کنند که آنها را به ساده ترین میکروارگانیسم هایی تبدیل می کند که به مواد رشد نیاز دارند. 　　2. اصل تخمیر بیوگاز (ارتباط رشد میکروبی و متابولیسم) تخمیر بیوگاز که به عنوان هضم بی هوازی نیز شناخته می شود، به فرآیندی اطلاق می شود که در آن مواد آلی مختلف توسط میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز مختلف در شرایط بی هوازی تجزیه و تبدیل شده و در نهایت بیوگاز تولید می شود. فرآیند تخمیر بیوگاز که در حال حاضر توسط همه به رسمیت شناخته شده است، همانطور که در شکل نشان داده شده است: (توضیحات: ① I و II تئوری سه مرحله ای هستند، ②I، II، II، IV نظریه چهار گروهی هستند) 3. نظریه سه مرحله ای 3.1 مرحله مایع سازی فرآیند تخمیر بیوگاز انواع مختلفی از مواد آلی به عنوان مواد خام برای تخمیر بیوگاز استفاده می شود، مانند کود دامی، کاه و کلش گیاهی و غیره. اجزای تشکیل دهنده پلی ساکاریدها، پروتئین ها و لیپیدها هستند. در این میان پلی ساکاریدها اجزای اصلی مواد خام تخمیر از جمله نشاسته، سلولز، همی سلولز، پکتین و غیره هستند. بیشتر این ترکیبات آلی پیچیده در آب نامحلول هستند و ابتدا باید توسط آنزیم های خارج سلولی ترشح شده توسط تخمیر باکتری ها به قندهای محلول، پپتیدها، اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب قبل از جذب و استفاده توسط میکروارگانیسم ها هیدرولیز شوند. پس از اینکه باکتری های تخمیرکننده مواد محلول فوق را به داخل سلول ها جذب کردند، از طریق تخمیر به اسیدهای چرب مانند اسید استیک، اسید پروپیونیک، اسید بوتیریک، الکل ها و مقدار معینی هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل می شوند. در طول فرآیند اندازه گیری تخمیر بیوگاز، مقدار کل اسید استیک، اسید پروپیونیک و اسید بوتیریک در آبگوشت تخمیر را اسید متوسط ​​فرار (TVA) می نامند. مواد پروتئینی توسط باکتری‌های تخمیری به اسیدهای آمینه تجزیه می‌شوند و سپس باکتری‌ها می‌توانند از آن برای سنتز مواد سلولی استفاده کنند. هنگامی که بیش از حد، آنها می توانند بیشتر به اسیدهای چرب، آمونیاک، سولفید هیدروژن و غیره تجزیه شوند. مقدار پروتئین مستقیماً بر محتوای آمونیاک و سولفید هیدروژن در بیوگاز تأثیر می گذارد و اسیدهای آلی تولید شده در طی تجزیه اسیدهای آمینه می توانند برای تولید متان، دی اکسید کربن و آب تبدیل شوند. تحت تأثیر لیپاز باکتریایی، ابتدا لیپیدها هیدرولیز می شوند تا گلیسرول و اسیدهای چرب تولید کنند. گلیسرول را می توان با توجه به مسیر متابولیسم قند بیشتر تجزیه کرد و اسیدهای چرب بیشتر توسط میکروارگانیسم ها به چندین اسید استیک تجزیه می شوند. 　　3.2 مرحله تولید اسید فرآیند تخمیر بیوگاز 3.2.1 باکتری های استوژن مولد هیدروژن باکتری های تخمیری مواد آلی پیچیده را تجزیه می کنند و اسیدهای آلی و الکل های تولید شده توسط تخمیر به جز اسید فرمیک، اسید استیک و متانول نمی توانند توسط متانوژن ها استفاده شوند. آنها باید توسط باکتری های استوژن تولید کننده هیدروژن تجزیه شده و به اسید استیک، هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل شوند. 　　3.2.2 باکتری های استوژن مصرف کننده هیدروژن باکتری های استوژن مصرف کننده هیدروژن را باکتری های همواستیک اسید نیز می نامند که نوعی باکتری میکسوتروف هستند که می توانند به صورت اتوتروف و هتروتروف زندگی کنند. آنها نه تنها می توانند از Hz+c0z برای تولید اسید استیک استفاده کنند، بلکه می توانند برای تولید اسید استیک متابولیزه شوند. از طریق فعالیت میکروارگانیسم های فوق، مواد آلی پیچیده مختلف می توانند اسیدهای آلی و Hz/c0z و غیره تولید کنند. 　　3.3 مرحله متانوژنز در فرآیند تخمیر بیوگاز 3.3.1 گروه های متانوژن متانوژن ها شامل دو گروه عمده هستند: متانوژن های هیدروژن خوار و متانوژن های استات خوار. در طی فرآیند تخمیر بیوگاز، تشکیل متان توسط گروهی از باستان شناسی بسیار تخصصی فیزیولوژیکی به نام متانوژن ها ایجاد می شود. متانوژن ها شامل متانوژن های هیدروژن خوار و متانوژن های استوژن هستند. آنها آخرین گروه از اعضا در زنجیره غذایی فرآیند هضم بی هوازی هستند. اگرچه آنها دارای مورفولوژی های متنوعی هستند، اما وضعیت آنها در زنجیره غذایی به آنها خواص فیزیولوژیکی مشترک می دهد. آنها محصولات نهایی سه گروه اول باکتری را در شرایط بی هوازی متابولیزه می کنند و در غیاب گیرنده های هیدروژن خارجی، اسید استیک و H2/CO2 را تبدیل می کنند. برای تولید -CH4/CO2 به گاز تبدیل می شود تا تجزیه مواد آلی در شرایط بی هوازی با موفقیت انجام شود. فرآیند تولید متان در حال حاضر توسط دو گروه مختلف باکتری متان زا تکمیل می شود. 　　① واکنش تولید متان از CO2 و H2 است : C02+4H4—CH4+ H20 ② واکنش تولید متان از اسید استیک یا ترکیبات اسید استیک است.: 　　CH3C00H-CH4+CO2; CH 3COONH4+ H20—CH4+ NH4 HCO3 3.3.2 ویژگی های فیزیولوژیکی متانوژن ها ① رشد متانوژن ها نیازمند یک محیط بی هوازی دقیق است. متانوژن ها به طور گسترده در محیط های بسیار بی هوازی مانند رسوبات کف و دستگاه گوارش حیوانات وجود دارند. 　　② متانوژن غذا متانوژن های ساده فقط می توانند چند بستر کربن را برای تولید متان متابولیزه کنند. 　　③ متانوژن ها برای زنده ماندن در شرایط pH خنثی مناسب هستند - متانوژن ها به کندی رشد می کنند. تصویر زیر نمودار توزیع زنجیره غذایی و انرژی در تخمیر بیوگاز را نشان می دهد.: 　　4 نظریه چهار گروهی برخی از افراد فرآیند تخمیر را به فرآیندهای تبدیل بیوشیمیایی تقسیم می‌کنند (همانطور که در زیر نشان داده شده است): ①هیدرولیز: باکتری‌های جنس Prismella و Bacteroidetes مواد آلی درشت مولکولی مانند کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها را به ترکیبات آلی مولکولی کوچک مانند گلوکز و غیره تجزیه می‌کنند. ； 　　②تخمیر: محصولات هیدرولیز شده بیشتر توسط کلستریدیوم، باکتریوئیدها و سایر باکتری ها (مانند لاکتوباسیلوس و پروپیونی باکتریوم) به الکل های مولکولی کوچک، اسیدهای آلی، دی اکسید کربن، هیدروژن، آمونیاک و غیره تجزیه می شوند. ； 　　③استوژنز و هیدروژناسیون: الکل های مولکولی کوچک و برخی اسیدهای چرب تولید شده توسط تخمیر را به اسید استیک، اسید فرمیک، دی اکسید کربن و هیدروژن تجزیه کنید. اطلاعات کمی در مورد این نوع باکتری وجود دارد و حتی گونه و جنس آن نیز مشخص نشده است. با این حال، تایید شده است که هیدروژن تولید شده توسط این نوع باکتری، اثر بازدارندگی بر رشد و تولیدمثل بیشتر خود دارد. بنابراین، باکتری هایی که استات و هیدروژن تولید می کنند باید با باکتری هایی که می توانند از هیدروژن استفاده کنند، مانند متانوژن ها و استوباکتر وودی، همزیستی کنند. ； 　　④متانوژنز: هیدروژن، دی اکسید کربن، اسید فرمیک، اسید استیک، متانول و متیلامین تولید شده در سه مرحله اول توسط باکتری های متانوژن به متان تبدیل می شوند. باکتری های متانوژن اشکال مختلفی دارند، اما ویژگی های فیزیولوژیکی آنها تقریباً یکسان است. در شرایط بدون اکسیژن، همه آنها از متان به عنوان متابولیت اصلی خود استفاده می کنند. 　　رابطه اکولوژیکی بین میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز. در طی فرآیند تخمیر بیوگاز، باکتری های غیر مولد متان و باکتری های مولد متان به یکدیگر وابسته هستند و شرایط محیطی خوبی را برای یکدیگر برای فعالیت های زندگی ایجاد و حفظ می کنند. با این حال، آنها یکدیگر را محدود می کنند و در طول فرآیند تخمیر همیشه در حالت تعادل هستند. روابط اصلی بین آنها در جنبه های زیر نشان داده شده است:: 　　①باکتری های غیر مولد متان بستر مورد نیاز برای رشد و تولید متان را برای باکتری های متانوژن فراهم می کنند. ② باکتری های غیر تولید کننده متان شرایط بالقوه ردوکس مناسب را برای باکتری های متانوژن ایجاد می کنند. ③ باکتری های غیر تولید کننده متان مواد مضر را برای باکتری های متانوژن حذف می کنند. ④ باکتری های متانوژن همچنین مهار بازخورد واکنش های بیوشیمیایی باکتری های غیر تولید کننده متان را کاهش می دهند. ⑤ باکتری های غیر مولد متان و باکتری های متانوژن به طور مشترک مقدار pH مناسب 5 را در محیط حفظ می کنند. فرآیند تخمیر: بسته به مواد اولیه تخمیر و شرایط تخمیر، فرآیندهای تخمیر مورد استفاده نیز متنوع است. 　　5.1 جریان فرآیند اساسی تخمیر بیوگاز یک پروژه کامل تخمیر بیوگاز در اندازه بزرگ و متوسط، صرف نظر از مقیاس آن، شامل جریان فرآیند زیر است.: جمع آوری، پیش تصفیه مواد اولیه (فاضلاب)، هاضم (هضم کننده بیوگاز)، پس پردازش مواد تخلیه شده، تصفیه و ذخیره سازی بیوگاز و ... مطابق شکل زیر : 　　5.2 شرایط اساسی برای فرآیند تخمیر بیوگاز (مرتبط با شرایط کشت میکروبی و تهیه محیط کشت) (1) دمای تخمیر مناسب شرایط دمایی هاضم های بیوگاز به دو دسته تقسیم می شوند.: ①تخمیر دمای معمولی (که تخمیر در دمای پایین نیز نامیده می شود) 10 تا 30 درجه سانتیگراد است. در این شرایط دما، نرخ تولید گاز می تواند 0.15 تا 0.3 m3/m3·d باشد. ② تخمیر دمای متوسط ​​بین 30 تا 45 درجه است. در این شرایط دما، نرخ تولید گاز مخزن می تواند به حدود 1m3/m3·d برسد. ③تخمیر در دمای بالا 45 ℃ ~ 6O℃ است. در این شرایط دما، نرخ تولید گاز مخزن می تواند به حدود 2 تا 2.5 متر مکعب بر متر مکعب در روز برسد. اقتصادی ترین شرایط دمایی برای تخمیر بیوگاز 35 درجه سانتیگراد است که تخمیر در دمای متوسط ​​است. 　　(2) غلظت آبگوشت تخمیر مناسب. محدوده غلظت آبگوشت تخمیر 2 تا 30 درصد است. هر چه غلظت آن بیشتر باشد، گاز بیشتری تولید می شود. غلظت بالای 20 درصد آبگوشت تخمیر را تخمیر خشک می گویند. غلظت مایع تخمیری هاضم های بیوگاز خانگی روستایی را می توان با توجه به میزان مواد اولیه، نیاز گاز و تغییرات فصلی تنظیم کرد. در تابستان، غلظت خوراک گرم 5-6٪ است. ； در زمستان از موادی برای تکمیل دما به میزان 10 تا 12 درصد استفاده کنید. 　　(3) نسبت کربن و نیتروژن مناسب در مواد خام تخمیر (C: ن) میکروارگانیسم های تخمیر بیوگاز به بیشترین کربن و به دنبال آن نیتروژن نیاز دارند. نسبت نیاز میکروارگانیسم ها به کربن و نیتروژن را نسبت کربن به نیتروژن با استفاده از C می نامیم.: N به نمایندگی. در حال حاضر C به طور کلی استفاده می شود: N=25: 1. اما خیلی سخت گیر نیست، 20: 1.25: 1.30: 1 را می توان به طور معمول تخمیر کرد. 　　(4) مقدار pH مناسب (مقدار pH) مقدار pH مناسب برای تخمیر بیوگاز pH=6.5~7.5 است. مقدار pH بر فعالیت آنزیم تأثیر می گذارد، بنابراین بر سرعت تخمیر تأثیر می گذارد. 　　(5) مقدار کافی باکتری تعداد و کیفیت باکتری ها در تخمیر بیوگاز مستقیماً بر عملکرد و کیفیت بیوگاز تأثیر می گذارد. به طور کلی، رسیدن به 10-30٪ از کل مایع تخمیر برای اطمینان از راه اندازی طبیعی و تولید گاز قوی لازم است. 　　(6) پتانسیل اکسیداسیون و کاهش کمتر (محیط بی هوازی) باکتری های متان بیوگاز برای رشد به پتانسیل ردوکس بیشتر از -330 میلی ولت نیاز دارند. این شرط است: محیط کاملا بی هوازی بنابراین، استخر بیوگاز باید آب بندی شود.