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有机肥发酵时的热力学原理分析

2017-12-28

    热力学是一个涉及能量和其转化的学科,其原理也广泛用于发酵系统的分析。

    热力学第一定律为能源守恒定律,即能量既不会凭空产生也不会消失。因此,可以认为能量进入一个系统后只有两条出路:一是储存起来;二是流出此系统。发酵工艺中的主要能量输入是发酵基质的有机分子,当这些分子被微生物分解时,能量可转化为微生物机体或以热释放到周围环境中。由此可见,有机物分解产生的能量推动了堆肥化进程,使温度升高,同时还可干燥湿基质。实际上也正好可以使微生物继续获得能量对周围有机质进行分解。
    热力学第二定律则提出了热量的散失方向,即对于所有独立系统来讲,其熵的变化总是向着无序增加的状态进行。发酵过程中始终伴随这热量的散失,热量一旦损失,就不可逆转,必须靠微生物进一步利用有机碳源来获得能量。
   有机物分解产生的热量使发酵混合物的水、气和固体基质温度升高,也驱动了水分随气体排出而蒸发。由于堆垛温度比周围环境温度要高,热量会从暴露于空气的堆体表面散失。堆垛的隔离效应一定程度上可限制热传导,并减少了热损失。条垛或堆体在机械搅拌下也会产生热量损失。

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