不同溫度補償策略下污泥與蘆葦聯合好氧堆肥研究

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.湖南大學環境科學與工程學院，湖南 長沙 410082；2.湖南省林業科學院木本油料資源利用國家重點實驗室，湖南 長沙 410004；3.長沙理工大學能源與動力工程學院，湖南 長沙 410076）

譯者： 胡佳慧；審查： 楊朝暉；單位： 湖南大學環境科學與工程學院

1 研究亮點

*溫度補償對實驗室規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時溫度補償堆肥反應器系統，比較了不同的溫度補償策略及閾值設置條件下堆體運行溫度及物料的轉化特征；

*污泥與蘆葦聯合堆肥對污水處理廠的運行具有重要意義。

2 背景

堆肥試驗常采用體積小、堆肥周期短、易控制的實驗室規模堆肥反應器，但因其體積小、能容納的有機基質有限，堆肥過程常常存在因散熱過快導致的發酵不充分等問題。因此，必須深入探討試驗系統的保溫條件與措施。目前，實驗室規模常采用的包覆保溫材料、水浴加熱等方式，將對固體廢物好氧發酵行為產生較大影響。因此，本研究通過設計不同的溫度補償策略，以較小體積的有機固體廢物物料還原大量物料條件下好氧發酵核心區域的熱質傳遞過程，從而模擬規模化堆肥堆體中的熱效應。

3 研究方法

試驗設計并應用了基于堆體中心溫度的實時溫度補償堆肥反應器系統，共設置了5 組不同溫度補償方式下的堆肥反應器，分別為R1（室溫，作為對照）、R2（30 ℃）、R3～R5（實時溫度補償且加熱閾值分別為30、50、70 ℃）。對5 組堆體好氧發酵情況進行實時在線監測（溫度、O2和CO2）及定期取樣分析（有機物含量、C/N、pH、電導率、三維熒光光譜及細菌群落分析），探究在不同的溫度補償策略及閾值設置條件下堆體運行溫度及物料的轉化特征，進一步選擇最佳溫度補償條件和溫度閾值，同時探討了污泥及蘆葦混合堆肥的可行性。

4 主要研究結果

基于堆體中心溫度的實時溫度補償，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，快速啟動堆體微生物活性，并減少外界環境條件對堆肥反應器的干擾。冗余分析（RDA） 和細菌群落組成分析表明溫度是影響細菌群落變化最主要的因素。采用實時溫度補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，最終加速堆肥有機物的降解和堆肥腐熟。具體來說，采用實時溫度補償且加熱閾值為70 ℃的R5 堆肥效果最好。電導率、C/N 及三維熒光光譜結果表明R1～R5 堆肥產品均完全腐熟，對植物無毒害作用。因此，污泥及蘆葦混合堆肥具有可行性。

5 結論與展望

基于堆體中心溫度的實時溫度補償堆肥反應器系統，可以更好地維持堆體內外溫度的一致性，降低堆體的體積和外界環境溫度對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。不同的好氧發酵物料因營養組分的差異可能會存在不同的閾值設置需求，堆體的運行溫度及物料的轉化特征也會有不同。因此，本研究設計的實時溫度補償堆肥反應器系統需要進一步研究。