不同温度补偿策略下污泥与芦苇联合好氧堆肥研究

胡佳慧，杨朝晖，黄忠良，李 辉，吴子剑，张 轩，覃晓莉，李昌珠，阮 敏，周 康，，吴希锴，，张燕茹，向银萍，黄 兢

（1.湖南大学环境科学与工程学院，湖南 长沙 410082；2.湖南省林业科学院木本油料资源利用国家重点实验室，湖南 长沙 410004；3.长沙理工大学能源与动力工程学院，湖南 长沙 410076）

译者： 胡佳慧；审查： 杨朝晖；单位： 湖南大学环境科学与工程学院

1 研究亮点

*温度补偿对实验室规模的堆肥过程影响显著；

*本研究采用基于堆体中心温度的实时温度补偿堆肥反应器系统，比较了不同的温度补偿策略及阈值设置条件下堆体运行温度及物料的转化特征；

*污泥与芦苇联合堆肥对污水处理厂的运行具有重要意义。

2 背景

堆肥试验常采用体积小、堆肥周期短、易控制的实验室规模堆肥反应器，但因其体积小、能容纳的有机基质有限，堆肥过程常常存在因散热过快导致的发酵不充分等问题。因此，必须深入探讨试验系统的保温条件与措施。目前，实验室规模常采用的包覆保温材料、水浴加热等方式，将对固体废物好氧发酵行为产生较大影响。因此，本研究通过设计不同的温度补偿策略，以较小体积的有机固体废物物料还原大量物料条件下好氧发酵核心区域的热质传递过程，从而模拟规模化堆肥堆体中的热效应。

3 研究方法

试验设计并应用了基于堆体中心温度的实时温度补偿堆肥反应器系统，共设置了5 组不同温度补偿方式下的堆肥反应器，分别为R1（室温，作为对照）、R2（30 ℃）、R3～R5（实时温度补偿且加热阈值分别为30、50、70 ℃）。对5 组堆体好氧发酵情况进行实时在线监测（温度、O2和CO2）及定期取样分析（有机物含量、C/N、pH、电导率、三维荧光光谱及细菌群落分析），探究在不同的温度补偿策略及阈值设置条件下堆体运行温度及物料的转化特征，进一步选择最佳温度补偿条件和温度阈值，同时探讨了污泥及芦苇混合堆肥的可行性。

4 主要研究结果

基于堆体中心温度的实时温度补偿，能够同步增加堆体中心和堆体边缘温度，提高堆肥最高温度，延长高温期，快速启动堆体微生物活性，并减少外界环境条件对堆肥反应器的干扰。冗余分析（RDA） 和细菌群落组成分析表明温度是影响细菌群落变化最主要的因素。采用实时温度补偿策略可以有效提高堆体温度，从而提高厚壁菌门（主要是芽孢杆菌属） 的活性，最终加速堆肥有机物的降解和堆肥腐熟。具体来说，采用实时温度补偿且加热阈值为70 ℃的R5 堆肥效果最好。电导率、C/N 及三维荧光光谱结果表明R1～R5 堆肥产品均完全腐熟，对植物无毒害作用。因此，污泥及芦苇混合堆肥具有可行性。

5 结论与展望

基于堆体中心温度的实时温度补偿堆肥反应器系统，可以更好地维持堆体内外温度的一致性，降低堆体的体积和外界环境温度对好氧堆肥过程的影响。污泥及芦苇混合堆肥具有可行性，为污泥及芦苇资源化利用提供了新思路。不同的好氧发酵物料因营养组分的差异可能会存在不同的阈值设置需求，堆体的运行温度及物料的转化特征也会有不同。因此，本研究设计的实时温度补偿堆肥反应器系统需要进一步研究。