สายการผลิตปุ๋ยละลายน้ำ

บทนำของกระบวนการหมัก:
การหมักด้วยแก๊สชีวภาพหรือที่เรียกว่าการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนและการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน หมายถึงสารอินทรีย์ (เช่น มูลมนุษย์ มูลสัตว์และสัตว์ปีก ฟางข้าว วัชพืช ฯลฯ) ภายใต้ความชื้น อุณหภูมิ และสภาวะไร้อากาศที่แน่นอน ผ่านกระบวนการแคแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ต่างๆ และ ในที่สุด กระบวนการสร้างส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้ เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ระบบการหมักก๊าซชีวภาพใช้หลักการของการหมักก๊าซชีวภาพ โดยมีเป้าหมายในการผลิตพลังงาน และในที่สุดก็ตระหนักถึงการใช้ประโยชน์อย่างครอบคลุมของก๊าซชีวภาพ สารละลายก๊าซชีวภาพ และกากก๊าซชีวภาพ

การหมักก๊าซชีวภาพเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่ซับซ้อนซึ่งมีลักษณะดังนี้
(1) มีจุลินทรีย์หลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการหมัก และไม่มีแบบอย่างสำหรับการใช้สายพันธุ์เดียวเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ และหัวเชื้อจำเป็นสำหรับการหมักในระหว่างการผลิตและการทดสอบ
(2) วัตถุดิบที่ใช้ในการหมักมีความซับซ้อนและมาจากหลากหลายแหล่งสารอินทรีย์เดี่ยวหรือสารผสมหลายชนิดสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการหมัก และผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคือก๊าซชีวภาพนอกจากนี้ การหมักด้วยก๊าซชีวภาพยังสามารถบำบัดน้ำเสียอินทรีย์ที่มีมวลซีโอดีเกิน 50,000 มก./ลิตร และขยะอินทรีย์ที่มีปริมาณของแข็งสูงได้
การใช้พลังงานของจุลินทรีย์ก๊าซชีวภาพต่ำภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน พลังงานที่จำเป็นสำหรับการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนคิดเป็นเพียง 1/30~1/20 ของการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน
มีอุปกรณ์การหมักก๊าซชีวภาพหลายประเภทซึ่งแตกต่างกันในโครงสร้างและวัสดุ แต่อุปกรณ์ทุกชนิดสามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้ตราบเท่าที่การออกแบบสมเหตุสมผล
การหมักก๊าซชีวภาพ หมายถึง กระบวนการที่ขยะอินทรีย์ที่เป็นของแข็งต่างๆ ถูกหมักโดยจุลินทรีย์ก๊าซชีวภาพเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพโดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:
ขั้นตอนการทำให้เหลว
เนื่องจากสารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งต่างๆ มักจะไม่สามารถเข้าสู่จุลินทรีย์และจุลินทรีย์นำไปใช้ได้ ดังนั้น สารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งจึงต้องถูกไฮโดรไลซ์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่ละลายน้ำได้ กรดอะมิโน กลีเซอรอล และกรดไขมันที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างเล็กสารที่ละลายน้ำได้เหล่านี้ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างเล็กสามารถเข้าสู่เซลล์ของจุลินทรีย์และถูกย่อยสลายและนำไปใช้ประโยชน์ต่อไปได้
ระยะที่เป็นกรด
สารที่ละลายน้ำได้หลายชนิด (โมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโน กรดไขมัน) ยังคงย่อยสลายและเปลี่ยนเป็นสารโมเลกุลต่ำภายใต้การกระทำของแบคทีเรียเซลลูโลส แบคทีเรียโปรตีน ไลโปแบคทีเรีย และเอนไซม์ภายในเซลล์ของแบคทีเรียเพคติน เช่น กรดบิวทีริก กรดโพรพิโอนิก กรดอะซิติก และแอลกอฮอล์ คีโตน อัลดีไฮด์ และสารอินทรีย์ทั่วไปอื่นๆในขณะเดียวกัน สารอนินทรีย์บางชนิด เช่น ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และแอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมาแต่ในขั้นตอนนี้ผลิตภัณฑ์หลักคือกรดอะซิติกซึ่งมีสัดส่วนมากกว่า 70% จึงเรียกว่าขั้นตอนการสร้างกรดแบคทีเรียที่เข้าร่วมในระยะนี้เรียกว่า แอซิดเจน
ระยะเมทาโนเจนิก
แบคทีเรียมีเทนจะย่อยสลายสารอินทรีย์อย่างง่าย เช่น กรดอะซิติก ซึ่งย่อยสลายในขั้นที่สองเป็นมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ และคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นมีเทนภายใต้การกระทำของไฮโดรเจนขั้นตอนนี้เรียกว่าขั้นตอนการผลิตก๊าซหรือขั้นตอนการสร้างก๊าซมีเทน
แบคทีเรียที่มีแก๊สมีเทนจำเป็นต้องอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีศักยภาพในการลดการเกิดออกซิเดชันต่ำกว่า -330mV และการหมักก๊าซชีวภาพต้องการสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเข้มงวด
เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่า ตั้งแต่การย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนต่างๆ ไปจนถึงการผลิตก๊าซชีวภาพในขั้นสุดท้าย มีแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องอยู่ 5 กลุ่มหลักทางสรีรวิทยา ได้แก่ แบคทีเรียหมัก แบคทีเรียที่ผลิตไฮโดรเจน แบคทีเรียอะซิโตเจนิกที่ใช้ไฮโดรเจน มีทาโนเจนและแบคทีเรียที่สร้างกรดอะซิติกเมทาโนเจนแบคทีเรีย 5 กลุ่มประกอบกันเป็นห่วงโซ่อาหารตามความแตกต่างของเมแทบอไลต์ของพวกมัน แบคทีเรีย 3 กลุ่มแรกทำกระบวนการไฮโดรไลซิสและการทำให้เป็นกรดร่วมกันจนเสร็จสมบูรณ์ และแบคทีเรีย 2 กลุ่มหลังทำกระบวนการผลิตก๊าซมีเทนจนเสร็จสมบูรณ์
แบคทีเรียหมัก
มีอินทรียวัตถุหลายชนิดที่สามารถนำมาใช้ในการหมักก๊าซชีวภาพได้ เช่น มูลสัตว์ ฟางพืช ของเสียจากกระบวนการผลิตอาหารและแอลกอฮอล์ เป็นต้น และส่วนประกอบทางเคมีหลัก ได้แก่ พอลิแซ็กคาไรด์ (เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส แป้ง เพคติน ฯลฯ) คลาสลิพิดและโปรตีนสารอินทรีย์เชิงซ้อนเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ละลายในน้ำและต้องถูกย่อยสลายเป็นน้ำตาล กรดอะมิโน และกรดไขมันที่ละลายน้ำได้ก่อนโดยเอนไซม์นอกเซลล์ที่หลั่งโดยแบคทีเรียหมักก่อนที่จะถูกจุลินทรีย์ดูดซึมและนำไปใช้ได้หลังจากที่แบคทีเรียหมักดูดซับสารที่ละลายน้ำได้ดังกล่าวข้างต้นเข้าไปในเซลล์ พวกมันจะถูกเปลี่ยนให้เป็นกรดอะซิติก กรดโพรพิโอนิก กรดบิวทีริก และแอลกอฮอล์ผ่านการหมัก และผลิตไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนหนึ่งในเวลาเดียวกันปริมาณกรดอะซิติก กรดโพรพิโอนิก และกรดบิวทีริกทั้งหมดในน้ำซุปหมักระหว่างการหมักก๊าซชีวภาพเรียกว่ากรดระเหยทั้งหมด (TVA)ภายใต้เงื่อนไขของการหมักปกติ กรดอะซิติกเป็นกรดหลักในกรดที่ออกแรงทั้งหมดเมื่อสารโปรตีนถูกย่อยสลาย นอกจากผลิตภัณฑ์แล้ว ยังมีแอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์มีแบคทีเรียหมักหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหมักแบบไฮโดรไลติก และมีหลายร้อยชนิดที่รู้จัก เช่น Clostridium, Bacteroides, Butyric acid bacteria, Lactic acid bacteria, Bifidobacteria และ Spiral bacteriaแบคทีเรียเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน แต่ยังเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน[1]
เมทาโนเจน
ในระหว่างการหมักก๊าซชีวภาพ การก่อตัวของก๊าซมีเทนเกิดจากกลุ่มของแบคทีเรียที่มีความเชี่ยวชาญสูงที่เรียกว่าเมทาโนเจนเมทาโนเจนรวมถึงไฮโดรเมทาโนโทรฟและอะซีโตเมทาโนโทรฟ ซึ่งเป็นสมาชิกกลุ่มสุดท้ายในห่วงโซ่อาหารระหว่างการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนแม้ว่าพวกมันจะมีรูปแบบที่หลากหลาย แต่สถานะในห่วงโซ่อาหารทำให้พวกมันมีลักษณะทางสรีรวิทยาร่วมกันภายใต้สภาวะไร้อากาศ พวกเขาเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของเมแทบอลิซึมของแบคทีเรียสามกลุ่มแรกให้เป็นผลิตภัณฑ์ก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ในกรณีที่ไม่มีตัวรับไฮโดรเจนภายนอก เพื่อให้การสลายตัวของสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะไร้อากาศสามารถทำได้สำเร็จ

การเลือกกระบวนการแก้ปัญหาธาตุอาหารพืช:
การผลิตสารละลายธาตุอาหารพืชมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ส่วนประกอบที่เป็นประโยชน์ในสารละลายก๊าซชีวภาพและเติมแร่ธาตุให้เพียงพอเพื่อให้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีคุณลักษณะที่ดีขึ้น
กรดฮิวมิกเป็นสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ มีกิจกรรมทางสรีรวิทยาที่ดีและทำหน้าที่ในการดูดซึม คอมเพล็กซ์ และการแลกเปลี่ยน
การใช้กรดฮิวมิกและสารละลายก๊าซชีวภาพสำหรับการบำบัดแบบคีเลชั่นสามารถเพิ่มความเสถียรของสารละลายก๊าซชีวภาพ การเพิ่มการคีเลชั่นธาตุอาหารรองสามารถทำให้พืชดูดซับธาตุอาหารได้ดีขึ้น

การแนะนำกระบวนการขับกรดฮิวมิก:
คีเลชั่นหมายถึงปฏิกิริยาเคมีที่ไอออนโลหะเชื่อมโยงกับอะตอมโคออร์ดิเนชัน (อโลหะ) สองตัวหรือมากกว่าในโมเลกุลเดียวกันด้วยพันธะโคออร์ดิเนชันเพื่อสร้างโครงสร้างเฮเทอโรไซคลิก (วงแหวนคีเลต) ที่มีไอออนโลหะชนิดของผลกระทบมันคล้ายกับผลการขับพิษของก้ามปู ดังนั้นชื่อนี้การก่อตัวของวงแหวนคีเลตทำให้คีเลตมีความเสถียรมากกว่าสารประกอบเชิงซ้อนที่ไม่ใช่คีเลตที่มีองค์ประกอบและโครงสร้างคล้ายกันผลกระทบของการเพิ่มความคงตัวที่เกิดจากการคีเลชั่นนี้เรียกว่า คีเลชั่นเอฟเฟค
ปฏิกิริยาเคมีที่หมู่ฟังก์ชันของโมเลกุลหนึ่งหรือสองโมเลกุลและไอออนของโลหะก่อตัวเป็นโครงสร้างวงแหวนผ่านการประสานกันเรียกว่า คีเลชั่น หรือที่เรียกว่า คีเลชั่น หรือ ไซเคเลชั่นในบรรดาธาตุเหล็กอนินทรีย์ที่ร่างกายมนุษย์กินเข้าไปนั้น มีเพียง 2-10% เท่านั้นที่ถูกดูดซึมเมื่อแร่ธาตุถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบที่ย่อยได้ กรดอะมิโนจะถูกเติมเพื่อทำให้เป็นสารประกอบ "คีเลต"ประการแรก คีเลชั่นหมายถึงกระบวนการแปรรูปแร่ธาตุให้อยู่ในรูปแบบที่ย่อยได้ผลิตภัณฑ์จากแร่ธาตุทั่วไป เช่น กระดูกป่น โดโลไมต์ ฯลฯ แทบไม่เคยถูก "คีเลต" เลยดังนั้นในกระบวนการย่อยอาหารจึงต้องผ่านกระบวนการ “คีเลชั่น” ก่อนอย่างไรก็ตาม กระบวนการทางธรรมชาติในการสร้างแร่ธาตุให้เป็นสารประกอบ “คีเลต” (chelate) ในร่างกายของคนส่วนใหญ่นั้นทำงานได้ไม่ราบรื่นนักเป็นผลให้แร่ธาตุเสริมแทบไม่มีประโยชน์จากนี้เรารู้ว่าสารที่ร่างกายมนุษย์กินเข้าไปไม่สามารถออกฤทธิ์ได้เต็มที่ร่างกายมนุษย์ส่วนใหญ่ไม่สามารถย่อยและดูดซึมอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพในบรรดาธาตุเหล็กอนินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง มีเพียง 2%-10% เท่านั้นที่ถูกย่อย และ 50% จะถูกขับออก ดังนั้น ร่างกายมนุษย์จึงมีธาตุเหล็ก "คีเลต" อยู่แล้ว“การย่อยและการดูดซึมแร่ธาตุที่ผ่านการบำบัดจะสูงกว่าแร่ธาตุที่ไม่ผ่านการบำบัด 3-10 เท่าถึงจะเสียเงินเพิ่มนิดหน่อยก็คุ้ม
ปุ๋ยที่มีธาตุกลางและธาตุรองที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันมักจะไม่สามารถดูดซึมและนำไปใช้โดยพืชผลได้ เนื่องจากธาตุอนินทรีย์ธาตุรองสามารถแก้ไขได้ง่ายโดยดินในดินโดยทั่วไป ประสิทธิภาพการใช้ธาตุคีเลตในดินจะสูงกว่าธาตุอนินทรีย์ราคาของธาตุคีเลตยังสูงกว่าปุ๋ยธาตุอนินทรีย์