堆肥过程中碳、氮和磷的转化

时间:2023-08-05来源:佚名

01碳的转化

堆肥过程中,微生物活动需要能源和碳源,其主要来自于污泥中的含碳物质。污泥中有机物降解产生的能量,有一部分用作微生物活动和生长,另一部分用作合成新的菌体。其分解的途径如下:污泥中含碳化合物先分解成单糖,然后在发酵细菌的作用下转化为小分子有机酸,有机酸在产甲烷菌的作用下再转化成CO2、CH4和能量,还产生一部分以褐腐酸和富里酸为主要成分的腐殖酸类物质。

堆肥过程中碳、氮和磷的转化

污泥含碳物质

在堆肥过程中,易降解和简单的有机物通过微生物的代谢作用和矿化首先被消耗掉,这些易降解的有机物包括可溶性糖类、部分有机酸和淀粉等;接着较难降解的有机物通过特殊分泌的水解酶被水解掉,这些分解反应主要是发生在这些物质的表面,受到有机物分解速度的影响,通常这些反应速率比较缓慢。

02氮的转化

氮是微生物原生质的主要构成物质。污泥中的氮元素以蛋白质、尿素和胺类物质等有机氮为主要形式存在,还以氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等无机物的形式存在。在堆肥过程中,氮元素通过微生物的代谢作用实现转移和利用,氮元素的转化包括氮元素的固定和氮元素的释放两个过程;氮元素的固定指以氨氮作为氮源合成微生物,氮的释放指通过微生物的代谢作用使有机物转化为氨氮。

堆肥过程中碳、氮和磷的转化

污泥中的有机氮

在氨化细菌的氨化作用下,蛋白质上的氨基被脱下,生成NH3,完成有机氨向NH3的转化,转化后的NH3除了可以作为微生物新细胞合成所必需的氮源供体,还具有一定的缓冲作用。在缺氧状态的反硝化作用下,硝酸盐被还原成亚硝酸盐并被进一步分解转化为氮气。

03磷的转化

随着含磷洗涤剂的大量使用,城市生活污水中的含磷量逐渐升高,因此城市污水污泥中的含磷量也相对较高。污泥中的磷有多种存在形式,主要是以磷酸盐状态存在,包括无机磷和有机结合磷酸盐。

堆肥过程中碳、氮和磷的转化

污泥中含磷

在厌氧堆肥过程中,污泥中的大部分无机磷可被转化为有机磷形态,提高了磷的利用率。研究表明,堆肥过程中产生的腐殖酸类物质对无机磷有活化作用,其还可以抑制土壤对水溶性磷酸盐的固定作用,经过堆肥后,污泥中的磷不仅具有了较高的生物有效性,还能减少土壤对磷酸盐的固定,因此污泥农用可增加污泥和土壤中磷的有效性。

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