不同溫度補(bǔ)償策略下污泥與蘆葦聯(lián)合好氧堆肥研究

胡佳慧，楊朝暉，黃忠良，李 輝，吳子劍，張 軒，覃曉莉，李昌珠，阮 敏，周 康，，吳希鍇，，張燕茹，向銀萍，黃 兢

（1.湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410082；2.湖南省林業(yè)科學(xué)院木本油料資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；3.長沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，湖南 長沙 410076）

譯者： 胡佳慧；審查： 楊朝暉；單位： 湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

1 研究亮點(diǎn)

*溫度補(bǔ)償對(duì)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的堆肥過程影響顯著；

*本研究采用基于堆體中心溫度的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，比較了不同的溫度補(bǔ)償策略及閾值設(shè)置條件下堆體運(yùn)行溫度及物料的轉(zhuǎn)化特征；

*污泥與蘆葦聯(lián)合堆肥對(duì)污水處理廠的運(yùn)行具有重要意義。

2 背景

堆肥試驗(yàn)常采用體積小、堆肥周期短、易控制的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥反應(yīng)器，但因其體積小、能容納的有機(jī)基質(zhì)有限，堆肥過程常常存在因散熱過快導(dǎo)致的發(fā)酵不充分等問題。因此，必須深入探討試驗(yàn)系統(tǒng)的保溫條件與措施。目前，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模常采用的包覆保溫材料、水浴加熱等方式，將對(duì)固體廢物好氧發(fā)酵行為產(chǎn)生較大影響。因此，本研究通過設(shè)計(jì)不同的溫度補(bǔ)償策略，以較小體積的有機(jī)固體廢物物料還原大量物料條件下好氧發(fā)酵核心區(qū)域的熱質(zhì)傳遞過程，從而模擬規(guī)?；逊识洋w中的熱效應(yīng)。

3 研究方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)并應(yīng)用了基于堆體中心溫度的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，共設(shè)置了5 組不同溫度補(bǔ)償方式下的堆肥反應(yīng)器，分別為R1（室溫，作為對(duì)照）、R2（30 ℃）、R3～R5（實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償且加熱閾值分別為30、50、70 ℃）。對(duì)5 組堆體好氧發(fā)酵情況進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)（溫度、O2和CO2）及定期取樣分析（有機(jī)物含量、C/N、pH、電導(dǎo)率、三維熒光光譜及細(xì)菌群落分析），探究在不同的溫度補(bǔ)償策略及閾值設(shè)置條件下堆體運(yùn)行溫度及物料的轉(zhuǎn)化特征，進(jìn)一步選擇最佳溫度補(bǔ)償條件和溫度閾值，同時(shí)探討了污泥及蘆葦混合堆肥的可行性。

4 主要研究結(jié)果

基于堆體中心溫度的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償，能夠同步增加堆體中心和堆體邊緣溫度，提高堆肥最高溫度，延長高溫期，快速啟動(dòng)堆體微生物活性，并減少外界環(huán)境條件對(duì)堆肥反應(yīng)器的干擾。冗余分析（RDA） 和細(xì)菌群落組成分析表明溫度是影響細(xì)菌群落變化最主要的因素。采用實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償策略可以有效提高堆體溫度，從而提高厚壁菌門（主要是芽孢桿菌屬） 的活性，最終加速堆肥有機(jī)物的降解和堆肥腐熟。具體來說，采用實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償且加熱閾值為70 ℃的R5 堆肥效果最好。電導(dǎo)率、C/N 及三維熒光光譜結(jié)果表明R1～R5 堆肥產(chǎn)品均完全腐熟，對(duì)植物無毒害作用。因此，污泥及蘆葦混合堆肥具有可行性。

5 結(jié)論與展望

基于堆體中心溫度的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，可以更好地維持堆體內(nèi)外溫度的一致性，降低堆體的體積和外界環(huán)境溫度對(duì)好氧堆肥過程的影響。污泥及蘆葦混合堆肥具有可行性，為污泥及蘆葦資源化利用提供了新思路。不同的好氧發(fā)酵物料因營養(yǎng)組分的差異可能會(huì)存在不同的閾值設(shè)置需求，堆體的運(yùn)行溫度及物料的轉(zhuǎn)化特征也會(huì)有不同。因此，本研究設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)需要進(jìn)一步研究。