CN102356151A - 无调理剂污泥堆肥 - Google Patents

Abstract

一种用于促进堆肥床中好氧微生物活性的堆肥系统。所述系统包括用于接收堆肥材料的至少一个堆肥场湾和用于在堆肥材料行进通过堆肥场湾时使其通风和位移的搅拌器。由所述系统产生的堆肥用来代替传统的木材调理剂材料，与待堆肥的进入材料混合。

Description

无调理剂污泥堆肥

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119（e）要求2009年1月16日提交的美国临时申请序号61/145,239的优先权，并在此以引用方式将其全部并入本文。

技术领域

本发明涉及通过堆肥对有机废物的处置，更具体地涉及用于大规模处理工业和城市废物的堆肥系统。

背景技术

堆肥（composting）是一种生物分解过程。如果有充足时间和适当的环境条件，微生物会把原始有机物变成稳定产品。堆肥产品包括二氧化碳、水和被称作堆肥的有机物的复合形式，其特别用作土壤调理剂。出于本说明书的目的，名词“堆肥（compost）”被定义为“一种生物干燥、生物稳定的生物固体的混合物”。堆肥过程管理中的重要参数是可用的碳氮比率，水份含量，氧含量和堆肥材料的温度。

碳主要用作堆肥中包括的微生物的食物来源。氮是蛋白质的主要组分，其形成超过50%的干燥细菌细胞质量，因此对于氮合成以及堆肥物质中微生物群的最佳生成是必需的。本领域众所周知，用于堆肥的优选的碳-氮比率大约为按重量计每一份氮有20-40份碳（20:1-40:1）。在较低比率下，所供应的过量的氮预期会以诸如氨气的挥发性氮化合物的形式损失，并且可以引起不期望的气味或其它环境问题。较高的碳-氮比率造成对于最佳微生物群生长，氮的供应不充分，产生低速度降解。

碳-氮比率可通过增加碳含量高的材料来提高，诸如落叶、稻草、木屑、树皮、纸、纸板等等。这些类型的材料在本文中被称作“传统堆肥调理剂材料”，“调理剂材料”或“传统调理剂材料”。这些类型的材料通常纤维质含量高。例如，大约33%的大多数植物是纤维质（棉花的纤维质含量是90%，木头的纤维质含量是50%）。

碳-氮比率可通过增加氮含量高的材料来降低，诸如蔬菜、咖啡渣、割下来的草、肥料、污物等等。诸如通常作为影响剂（influent）提供到典型的城市污水处理厂的污物的纤维质含量不太高，包含除了由于未消化的植物材料、纸或废水中存在的其它此类材料的痕量之外很少的纤维质。如本文中使用的术语“非纤维质材料”包括基本上为非纤维质的材料，例如污物和排放的城市废水污物。同样，本文使用的术语“污泥”，“污物污泥”，“混合污泥”，“城市废水污泥”等包括原污泥（包括从一次净化器中的影响剂废水的表面沉降出来、撇取的固体，或者另外在二次处理前与废水机械分离）以及废弃活性污泥（包括固体的污泥，包括从二次处理通风池中或其它二次处理过程中去除的微生物）和其组合。

在一些地方，诸如木屑或废弃纸产品或其它传统上用作碳来源或作为膨胀剂以向用于堆肥操作的进料混合物增加渗透性的其它材料的可能性可能受限，或者对于用在堆肥操作中昂贵得惊人。这些类型的材料在一些情况下可以优选用作用来加热或能量产生，用于动物草垫、环境美化覆盖、生物过滤器媒介，或用于其它目的的燃料。这些传统堆肥调理剂材料的可用性可以随季节变化。例如，在一些地方，用作加热燃料的木屑的需求在寒冷季节会增加。取能、运输和储存花费还可能使纤维质或其它传统堆肥调理剂材料的供应昂贵得惊人，特别是如果这些材料短缺，或在堆肥操作附近不可用。

水分含量是堆肥材料的另一关键参数。微生物引发的分解在存在于有机颗粒的表面上的液体膜中出现得最快。而不充分的水分含量抑制了细菌活性，过量的水分含量可以抑制好氧过程。过多的水可能在材料中插入开口或开放空间，抑制浸透和空气（氧气）进入堆肥材料及（二氧化碳）从其中出来的运动，结果是形成厌氧条件。此厌氧活动可产生不期望的有气味化合物，诸如氢化硫或甲烷。堆肥垛（composting pile）的水分含量典型地与碳-氮比率相关，原因是碳含量高的可降解材料一般相应地水分含量低；氮含量高的材料一般水分含量高。

过量的水分含量还可导致从堆肥垛中浸出基本养分，包括磷，钾和其它矿物（trace mineral），它们对于微生物新陈代谢是必需的。尽管这些养分通常不是有限的，但它们必须充分供应以用于微生物活动。

氧含量和温度是响应于消耗氧气并产生热的微生物活动而波动的堆肥的重要环境参数。微生物使碳氧化产生能量，氧气被用光，产生二氧化碳。没有充足的氧气，该过程会变成缺氧的，产生诸如挥发性酸和硫和氮降低的化合物的有气味化合物。氧含量还与水分含量有关，原因是过量的水分含量可以降低可用的氧供应，导致在堆肥垛中产生缺氧袋。假定垛具有足够的渗透性以允许空气渗透垛，通过将空气引入到垛中，可将氧提供给堆肥垛中的微生物。

堆肥垛的温度根据其中保留的微生物群的类型和大小而变化。分解的初始阶段，嗜温微生物是主导的，直到温度上升到超过40℃，快速分解可溶解的容易分解的化合物。当温度上升到超过40℃，嗜温微生物变得不那么有竞争性，嗜热微生物占主导。

近来年随着堆肥变得日益普及，其作为再循环各种有机材料的手段是城市和工业固体废物管理的一部分，已经或正在开发各种堆肥技术。这些技术包括例如静态垛的堆肥，料堆堆肥，通风料堆堆肥和利用水平激发的堆肥场湾反应堆（bay reactor）和垂直反应堆的容器堆肥。在此类系统中，成本效率和自动化一般是需要的。关于成本，降低给定产量的堆肥材料所需的空间是工业中普遍认可的需求。利用例如料堆的堆肥操作被认为是具有很低比率的堆肥材料产量与处理面积平方英尺。在容器和封闭的反应堆中，堆肥材料可以一般堆到20英尺高。不过，这种堆积产生关于反应堆容器中的通风充分方面的技术难题，在一些情况下导致在堆中很大的厌氧活动袋。此厌氧活动导致在将其排放到大气之前同样需要从反应堆容器中去除有气味的化合物，这是不期望的。

某些容器堆肥系统，特别是在建筑物中包括开放的堆肥场湾的那些堆肥系统已经被使用，且具有良好效果。此类中的一个系统，可从西门子水技术公司（Warrendale，PA，美国）购买的IPS^TM堆肥系统采用一个或多个自动搅拌器以彻底混合并对平行堆肥场湾中的堆肥材料通风。一般，搅拌器行进通过每个堆肥场湾，将材料混合并将其从堆肥场湾的加载端朝向堆肥场湾的排放端向后移动。在一些搅拌器模型中，当搅拌器前进通过堆肥场湾时，可移动部件重复定位其在排气流中的位置，使得堆肥材料向后移动的距离逐渐增加以容纳逐渐减少在堆肥场湾中停留时间的材料，因此由于分解和水分含量降低，已经经历体积的较少降低。此类型的搅拌器在Hagen等人的美国专利号5,387,036中有描述，其通过引用被全部并入本文。

随着城市堆肥系统需求的增加，在相对小的反应堆容器中处理较大量的堆肥材料的能力变得日益需要。因此，一些具有多个开放水平堆肥场湾的现有系统一般在大约6和10英尺宽，并长达300英尺，它们已经被过度装载，形成高度增加的堆肥床。多个开放的堆肥场湾一般被并排放置，可由一个搅拌器搅拌。这些系统可用来对各种各样的材料堆肥，且堆肥速率一般可被调节以满足变化的需求。不过，当这些大的堆肥场湾处于或接近满容量时，搅拌器的旋转鼓的动作易于随着搅拌器前进通过堆肥场湾时穿越堆肥垛。当穿过动作继续时，未移动的堆肥材料的重量可变得足够大以允许大量的材料突然倒塌到旋转鼓，因此降低其旋转，从而降低搅拌器通过堆肥场湾的前进。如果足够数量的堆肥材料倒塌，则旋转机构可停止，导致在单元停止、颠倒、清洁和/或修理时的有代价的耽搁。

因此，在一个典型的大规模堆肥操作中，空气以及由微生物作用产生的上升的热可以结合以干燥堆肥床的上部，在堆肥床的顶部附近形成壳皮型堆肥材料层。当搅拌器行进通过堆肥场湾时，在加长的周期中大的外壳部分保持完整，然后突然裂开落到旋转鼓上，这增大了旋转机构的失速频率。

为了降低大规模堆肥操作中使用的搅拌器的旋转机构的失速频率，可以将桥式断路器安装到搅拌器，以帮助断开堆肥床的上部。这些桥式断路器可包括静止或振荡刀片或其它可在进料器上面移动堆肥材料的位移机构，引起材料基本上均匀地落到进料器上，从而防止大量的堆肥材料突然坍塌到进料器上，这可在进料器驱动机构上造成过载条件。此类型的桥式断路器在Cole等人的美国专利号5,906,436中有描述，其通过引用全部被并入此文。

发明内容

根据本发明，提供容器堆肥方法、系统和设备。本发明适用于各种各样的材料的堆肥，材料例如包括城市污水污泥和固体废物、家庭废物、碎纸和杂志的有机废物以及许多工业、商业和农业废物。

根据本公开的一个实施例，提供一种污泥的生物干燥方法。所述方法包括提供非纤维质的第一材料；提供可堆肥污泥；形成主要由所述第一材料和所述可堆肥污泥构成的混合污泥；将所述混合污泥引入到堆肥场湾中；给所述堆肥场湾中的所述混合污泥通风；机械地搅拌所述堆肥场湾中的所述混合污泥；提供利于加热所述堆肥场湾中的所述混合污泥一段时间使其足以形成堆肥的条件；和从所述堆肥场湾中移走所述堆肥。

根据所述方法的一个方面，所述混合污泥当被引入到所述堆肥场湾中时具有按重量计小于约15:1的C:N比。

根据所述方法的一个方面，所述第一材料由堆肥构成。

根据一个方面，所述方法进一步包括：在形成所述混合污泥之前，从所述第一材料中去除低于预定大小的颗粒。

根据所述方法的一个方面，提供可堆肥污泥源包括：提供脱水污水污泥源。

根据所述方法的一个方面，提供利于加热所述混合污泥的条件进一步包括：通过微生物的消化作用分解所述混合污泥。

根据一个方面，所述方法进一步包括：从所述混合污泥中去除水分。

根据所述方法的一个方面，加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到一个温度一段足以达到所述混合污泥中的病原体破坏的时间。加热所述混合污泥可包括将所述混合污泥的温度保持在至少大约55℃持续一段至少72小时的时间。处理所述混合污泥的所述时间和温度可满足方程D=131,700,000/10^0.14t，其中D=时间，单位为天；t=温度，单位为摄氏度。

根据所述方法的一个方面，加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到一个温度持续一段时间，以致足以去除所述混合污泥中病原体的活性。

根据所述方法的一个方面，加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到足以符合“降低病媒吸引”的温度。加热所述混合污泥可进一步包括将所述混合污泥加热一段足以符合“降低病媒吸引”的时间。加热所述混合泥污可包括：将所述混合污泥加热到至少大约40℃的温度持续至少14天。

根据所述方法的一个方面，被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约7.0。被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约6.0。

根据一个方面，所述方法进一步包括：将从所述堆肥场湾中移走的一部分堆肥提供作为可燃燃料。

根据一个方面，所述方法进一步包括：从预筛选的废水中形成所述污泥。

根据所述方法的一个方面，所述混合污泥被有氧地保持在所述堆肥场湾中。

根据所述方法的一个方面，搅拌所述混合污泥包括：在从所述堆肥场湾的第一端到所述堆肥场湾的第二端的方向上使所述堆肥场湾中的所述混合污泥移位。

根据一个方面，所述方法进一步包括：感测所述堆肥场湾中至少一个位置处所述混合污泥的温度。所述方法可进一步包括：产生响应于所述温度的信号。所述方法可进一步包括：在控制器接收所述信号。所述方法可进一步包括：在所述混合污泥的温度上升到预设值以上时，启动通风系统以将空气引导到所述混合污泥中。所述方法可进一步包括：当所述混合污泥的温度降低到预设值以下时，启动所述混合污泥的搅拌。

根据一个方面，所述方法进一步包括：感测所述堆肥场湾中至少一个位置处所述混合污泥的水分水平。所述方法可进一步包括：产生响应于所述水分水平的信号。所述方法可进一步包括：在控制器处接收所述信号。所述方法可进一步包括：当所述混合污泥的水分水平降低到预设值以下时，将水分添加到所述混合污泥中。所述方法可进一步包括：当所述混合污泥的水分水平上升预设值以上时，启动通风系统以将空气引导到所述混合污泥中。

根据本公开的另一实施例，提供一种污泥的生物干燥方法。所述方法包括提供含碳的第一材料；提供含氮的可堆肥污泥；形成基本上由所述第一材料和所述可堆肥污泥构成的并且具有按重量计小于约15:1的C:N比的混合污泥；将所述混合污泥引入到堆肥场湾中；保持所述堆肥场湾中所述混合污泥按重量计至少大约为8:1的平均C:N比；提供利于所述混合污泥形成堆肥的条件；从所述堆肥场湾中移走所述堆肥；和将所述堆肥的一部分作为所述第一材料重新循环。

根据所述方法的一个方面，所述第一材料由热干燥的未消化污水污泥构成。

根据所述方法的一个方面，所述含氮的可堆肥污泥由脱水污水污泥构成。

根据所述方法的一个方面，所述第一材料基本由非纤维质材料构成。

根据所述方法的一个方面，所述第一材料由从所述堆肥场湾中移走的堆肥构成。

根据所述方法的一个方面，形成所述堆肥包括：对所述堆肥场湾中的所述混合污泥通风；机械地搅拌所述堆肥场湾中的所述混合污泥；提供利于加热所述堆肥场湾中的所述混合污泥的条件；和降低所述堆肥场湾中所述混合污泥的水分含量。

根据所述方法的一个方面，所述混合污泥在被引入到所述堆肥场湾中时具有小于约15:1的C:N比。

根据所述方法的一个方面，被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约7.0。被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约6.0。

根据本公开的另一实施例，提供一种堆肥设施。所述堆肥设施包括：堆肥场湾，其被配置成接收有机废物材料，并在堆肥时保持所述材料，所述堆肥场湾包括限定所述堆肥场湾的内部的框架；混合污泥，其保持在所述堆肥场湾内部内并具有小于约15:1的平均碳氮比；堆肥处理机，其适于沿所述框架移动，并延伸到所述堆肥场湾的内部以搅拌其中的混合污泥；与所述堆肥场湾的内部连通的通风系统，其被配置成选择性地将空气引导到所述混合污泥中，以对所述混合污泥通风，并便于其温度的控制；运输系统，其适于将来自所述堆肥场湾的排放区的堆肥运输到混合区；和混合机构，其被配置成将从所述堆肥场湾的排放区运输的堆肥的一部分与所述有机废物材料混合，从而形成所述混合污泥。

根据所述堆肥设施的一个方面，所述通风系统包括：温度传感器，其位于所述堆肥场湾中，被配置成感测所述混合污泥的温度，并产生响应于所述温度的信号；和控制系统，其与所述温度传感器连接，并被配置成接收所述信号，并在其温度上升到超过预设值时启动所述通风系统，将空气引导到所述混合污泥中。

根据所述堆肥设施的一个方面，所述通风系统保持所述混合污泥中的期望温度曲线。

根据一个方面，所述堆肥设施进一步包括气味控制系统。所述气味控制系统可包括氨洗涤器和生物过滤器中的至少一个。

根据所述堆肥设施的一个方面，所述堆肥处理机进一步适于将所述混合污泥移动通过所述堆肥场湾的内部。

根据一个方面，所述堆肥设施进一步包括：分析仪，其被配置成分析所述混合污泥的一部分，并指示所述混合污泥部分内的特定元素的浓度。

根据一个方面，所述堆肥设施进一步包括：水分含量分析仪，其被配置成分析要堆肥的有机废物材料的水分含量，并输出表示所述有机废物材料的水分含量的第一结果。所述水分含量分析仪可进一步被配置成分析堆肥的水分含量，并输出表示所述堆肥的水分含量的第二结果。所述堆肥设施可进一步包括：控制器，其适于接收由所述水分含量分析仪输出的所述第一结果和所述第二结果，基于所述第一结果和所述第二结果计算并输出堆肥与有机物质的比率，以混合形成所述混合污泥。

根据一个方面，所述堆肥设施进一步包括：位置传感器，其被配置成监测所述堆肥处理机的位置。所述堆肥设施可进一步包括：温度传感器，其与堆肥的一部分热流通，并被配置成产生响应于所述部分中的混合污泥的温度的信号；和控制系统，其连接到所述温度传感器和所述位置传感器，并被配置成接收来自所述温度传感器和来自所述位置传感器的信号，并在其中的所述混合污泥的温度超过预设值，并且所述堆肥处理机位于所述部分中的时候，启动所述通风系统以将空气引导到所述部分的所述混合污泥中。

根据一个方面，所述的堆肥设施进一步包括：湿度传感器，其被配置成响应于所述堆肥设施中的湿度水平产生信号；和控制系统，其连接到所述湿度传感器，并被配置成接收来自所述湿度传感器的信号，以根据所述信号和预定值的比较启动通风风扇。所述控制系统可被进一步配置成接收来自被配置成监测所述堆肥处理机的位置的位置传感器的信号，并在所述堆肥处理机位于所述堆肥场湾的一部分时增加邻近所述堆肥场湾的那部分的所述通风风扇的速度。

根据本公开的另一实施例，提供一种便于降低堆肥操作中纤维质调理剂材料的消耗的降低的方法。所述方法包括：提供用于形成混合污泥的指令，所述混合污泥基本上由含碳的第一材料和含氮的可堆肥污泥构成，并具有小于约15:1的C:N比；和提供一设备，该设备被配置成对于引入到堆肥场湾中的所述混合污泥保持至少大约8:1的平均C:N比，并将所述混合污泥保持在便于形成堆肥的状态下。根据所述方法的一个方面，所述第一材料是所述堆肥。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在图中，在各个图中图解说明的每个相同或基本相同的组件由相似的数字代表。为了简洁，并非每个组件都在每个图中标出。附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的容器堆肥设施和系统的透视图；

图2和图3是图1中图解的系统中搅拌器的放大侧视图；

图4是安装在梭子上并包括可选的搅拌器清洁设备的搅拌器的一个实施例的侧视图；

图5是大致显示根据本公开的实施例的堆肥设施的概况的平面图；

图6是图5堆肥设施一个场湾的一部分的放大平面图，具体显示该设施的通风系统的一部分；

图7是沿图6的线VII-VII截取的横截面图，还显示通风系统的细节；

图8是沿图7的线VIII-VIII截取的横截面图，并图解说明凹进到堆肥场湾框架中的热传感器；

图9是图6-8的通风系统的控制电路的示意图；

图10图解说明可以在其上实践本公开的一个或多个实施例的计算机化的控制系统；

图11图解说明根据本公开的一个或多个实施例可以与图10的计算机化的控制系统一起使用的储存系统；

图12是根据本公开的一个或多个实施例用于控制与方法相关的参数的控制算法；

图13是图解说明pH对氨与铵的热力学稳定比的效应的曲线图；

图14是图解说明pH和温度对氨与铵的热力学稳定比的效应的曲线图；

图15是根据本公开的实施例的过程的示意图；

图16是根据本公开的实施例执行的测试中记录的堆肥床中材料装载的一个位置堆肥材料的温度与时间的曲线图；

图17是根据本公开的实施例执行的测试中记录的堆肥床中堆肥材料的干燥固体的百分比与时间的曲线图；

图18是根据本公开的实施例执行的测试中记录的堆肥床中堆肥材料pH与时间的曲线图；

图19是根据本公开的实施例执行的测试中记录的堆肥床中堆肥材料的氨浓度与时间的曲线图；

图20是根据本公开的另一实施例执行的测试中记录的在堆肥床中的多个位置的温度与时间的曲线图；和

图21是根据本公开的另一实施例执行的测试中记录的堆肥床中干燥固体的百分比与时间的曲线图。

具体实施方式

本发明不局限于其应用于下文描述中所列或附图中所示的组件的构造和布置中。本发明能够有其它实施例，并能以各种方式实施或执行。同样，本文中使用的措词和术语用于描述目的，不应认为是限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和它们的变形的使用意味着包括之后所列的项目和其等同物以及附加项目。

应该理解的是，本文中使用的方向性术语是为了引用简便。术语“横越”用来表示基本垂直于堆肥场湾中的搅拌器行进的纵向方向横向延伸（从侧壁到侧壁）。术语“堆肥床深度”（或简称“床深”）、堆肥床高度（或简称“床高”）和垛高在本文中可互换使用。干燥固体和挥发性固体百分比在本文中是以重量百分比为基础表示的。材料比率和材料的元素组成比率在本文也是以重量百分比为基础表示的。

本文公开了一种搅拌器，它被描述为向前移动通过堆肥场湾中的堆肥材料床，通常表示从场湾的排放端到场湾的接收端。因此，搅拌器在场湾的排放端遇到的第一堆肥材料从场湾向后位移，对于该床的那部分，操作的容器内堆肥部分已经基本上完成。在场湾的接收端，搅拌器将最近接收的材料向后移位，从而在场湾中让出空间以用来接收新的可堆肥材料。

尽管本公开的搅拌器和由可选的搅拌器的调节器装置提供的可选的可变位移排放可在本公开的范围内的各种应用中采用，但下文更详细描述的实施例根据可从西门子水技术公司（Warrendale，PA，美国）购买的IPS^TM搅拌多场湾堆肥系统被有利地应用。这些实施例是模块化的，基本模块是开放的水平场湾，通常大约6到大约12英尺宽，大约100到大约300英尺长。多个开放的场湾可并排放置，使用一个搅拌器，不过，在一些实施例中，可以使用多个搅拌器。搅拌器通过场湾一般需要大约1到2小时，不过该时间可以比这个时间更长或更短，这取决于诸如堆肥材料床密度之类的因素。系统可以用来堆肥各种各样的材料，堆肥速率可被调节以满足变化的需求水平。开放的场湾可容易地被封闭在建筑物内，空气可以由建筑物直接或通过气味控制生物过滤器、化学洗涤器或其它气味控制手段排放到大气中。

现在参照图1-图3，容器堆肥系统显示于示意性图解说明的封闭建筑物10之内。该系统包括多个相邻、并行的堆肥场湾12、14、16和20。场湾由平行竖直的水泥墙24、26、28、30、32和34形成。本领域技术人员参照本公开后，其它适当的场湾形成装置是很显然的。可看到每个场湾中的堆肥材料床38具有基本一致的深度，不过在一些实施例中，堆肥材料床的深度在整个场湾中可以是不一致的，例如，从场湾的接收端到排放端高度降低。一般地，在6英尺高的堆肥场湾中会保持大约5英尺深的床。在一些实施例中，可以提供高度为7或8英尺的场湾。在这些实施例中，一般床深度通常被提供成使得床的顶部大致处于场湾顶部下方的一英尺处。

在根据本公开对污水污泥混合物堆肥的堆肥操作中，堆肥材料的干燥固体含量一般在场湾的接收端以小于材料总重量的一半开始。例如，在场湾的接收端开始的堆肥材料可包括介于大约30%-45%的干燥固体。此水平的干燥固体可便于用可购买的搅拌器充分搅拌堆肥场湾中的混合污泥，同时使用可接受的少量的调理剂材料。然而，本领域技术人员会认识到被引入到场湾的接收端中的堆肥材料的干燥固体含量可被调节到期望水平。例如，通过添加另外的调理剂或通过对污泥进行作用以另外干燥它，可获得较高的固体含量。通过添加较少的调理剂材料或者通过向污泥添加（或不去除）水分，可获得较低的固体含量。

干燥固体含量在堆肥材料达到场湾的排放端的时候会增加到超过50%，例如增加到90%，这取决于期望的干燥程度。但是，本领域技术人员会认识到受到由于用来消化堆肥材料所用的微生物的生物学造成的限制，堆肥材料的干燥固体含量可被调节到期望水平。如果需要较高的干燥程度，则可以使用较长的堆肥时间和/或增大的通风量。如果需要较低的干燥程度，则可以使用较短的堆肥时间。而且，在堆肥材料从场湾排放之后被筛选以将较大的颗粒与较小的颗粒分开的实施例中，可能需要大约50%的最小干燥固体含量以促进筛选过程同时不阻塞筛选。

如下文进一步讨论的，在本公开的一些实施例中，尽管堆肥材料中存在水分损失，但场湾中堆肥材料床的高度仍可被保持在一致的水平。在其它实施例中，场湾中堆肥材料床的高度可随场湾某一具体部分中堆肥材料的寿命和/或水分含量而变化。

在这些堆肥操作中的堆肥材料在堆肥场湾的停留时间可变化，这取决于诸如堆肥、管理需要或过程参数的因素。例如，在这些堆肥操作中的堆肥材料在一些实施例中停留在堆肥场湾中近似14-56天。堆肥材料停留时间可根据例如堆肥的材料类型、所述材料的期望分解水平、所述材料中水分降低达到的期望水平、环境温度或由于执行堆肥操作的区域的环境管理来改变。例如，在需要较短的停留时间的操作中，可改变诸如堆肥搅拌的参数以增加堆肥材料的温度从而在更短的时段内获得期望的水分降低水平。在一些实施例中，搅拌器每天会通过每个场湾一次，也有可能每星期跳过一天或多天，如果堆肥设施在一个星期的每天不都在操作，而在其它实施例中，可通过较不频繁地例如每两天、三天或四天一次使搅拌器通过场湾来执行搅拌。

本领域技术人员会认识到从场湾中排放的材料可能需要完成产品固化。装载到堆肥场湾中的材料也可被预处理，例如通过切碎机/粉碎机等等来降低大小，以便于其在场湾中的处理。后处理可包括筛选以去掉可被重新循环的木屑或其它较大尺寸的材料组分。堆肥材料也可在现场保持延长的周期。在冬季寒冷的地区，例如适于用作土壤调理剂等等的成品堆肥材料可在冬季的几个月对此类材料需求较低时保留在堆肥现场。当然，本领域技术人员知道堆肥操作的最终产品的有益的重新使用的替代类型。

在沿这些场湾的间隔位置处，鼓风机40、41、42、43和44迫使空气45向上通过堆肥材料床。一般地，一个场湾具有多个例如3-6个通风区，一个或多个温度传感器和一个计算机控制反馈（I/O）响应系统，以保持有氧条件，并控制堆肥温度。可以使用凹进的温度传感器。适当的此类传感器对本领域技术人员是已知的。鼓风机的具体类型，通风区的数目，温度传感器的类型和/或数目等等可被替代，并且可去掉这些元件中的一些，这不偏离本公开的各个实施例的范围。而且，堆肥设施建筑物10在其天花板或壁中可具有一个或多个通风风扇或其它空气运动装置（未显示），用于去除建筑物内的潮湿空气。

在一些实施例中，温度连续三天保持在55℃的水平或更高，以实现病原体破坏。在一些实施例中，床的较后部分（即更靠近场湾的排放端的那些部分）中的温度保持在低于大约55℃的温度，或者在其它实施例中，为了堆肥过程中的良好细菌效率，保持在大约环境室温（20℃）到大约45℃。

处理堆肥垛以获得可调节、可接受“清洁”的堆肥的要求可根据管辖变化。当前美国环境保护署条例（US EPA 40 CFR§503, 2009）限定污水污泥的病原体破坏（包括但不局限于e.coli）的标准，污水污泥被应用到农田、森林、公共联系点、开垦地、草坪或私家花园。一个标准是堆肥垛中的污水污泥在超过55℃（131℉）的温度下连续处理三天以破坏堆肥垛中的病原体。如本文中使用的，“一天”是一个连续的24小时周期。可替代地，通过在由等式限定的温度下处理污泥一次可满足US EPA病原体破坏标准：

D=131,700,000/10^0.14t，其中D=时间，单位为天；t=温度，单位为摄氏度

根据US EPA 40 CFR§503，满足病原体破坏需求的另一标准是污水污泥中排泄物大肠菌的密度应小于每克总固体（干重基础）的1000最或然数（MPN），或在使用或处理污水污泥时，或在污水污泥被制备以用于销售或分发到袋子或其它容器中以应用于田地时，污水污泥中沙门氏菌sp.的密度应小于每4克总固体（干重基础）有3MPN。

在一些管辖区中，生产可接受的堆肥产品可能需要满足的另一标准是达到可接受的带菌者吸引降低（VAR）水平-吸引啮齿动物、苍蝇、蚊子或其它能够传播传染介质的有机体的污水污泥的特征的降低。根据US EPA 40 CFR§503，对于要应用到农田、森林、公共联系点或开垦地、草坪或私家花园的污水污泥，满足VAR需求的污泥处理的一个标准是污水污泥在好氧过程中被处理14天或更长时间。在该时间中，污水污泥的温度必须比40℃（104℉）高，且在14天的周期中，污水污泥的平均温度必须比45℃（113℉）高。

当然，本领域技术人员会认识到具体温度程序、水分含量、停留时间等等可由具体的堆肥操作和材料以及通过适用地区、州和/或联邦指南规定。而且，如果根据不同目的（例如，为了最大化干燥过程或为了最小化堆肥保留时间）操作，为了获得适当程度的堆肥的时间和温度需求可以不同。

平床搅拌器48的一个实施例示于图2和图3的放大侧视图中，其包括主框架50，该主框架适于在搅拌器服务于堆肥床时，骑乘于堆肥床顶部上方的场湾壁上的轨道53上的轮52上。搅拌器在其服务于堆肥床时，在箭头49的方向上行进。主框架50具有用于操作搅拌器的电源接收装置，优选包括电源电缆盘54，其使用液压电动机或类似装置以当它朝向场湾的装载端前进时采集电源电缆，将电源提供给搅拌器。为此，电源电缆盘54通过小齿轮56可转动地安装在横向轴周围。

搅拌器进一步包括在横向间隔的小齿轮62，枢轴安装到主框架50的传送器子组件60。在图2中，传送器子组件60显示于其正常操作位置。优选地，提供提升装置以将传送器子组件连同安装到其上的进料鼓一起提升到水平位置，以准备将搅拌器横向（进一步在下文讨论）穿过下一个场湾，然后将搅拌器移动到下一个场湾的排放端，在此它再次被降低以开始在其中处理堆肥场湾。在图3中，搅拌器显示为安装在梭36中，梭36可在轨道37上将搅拌器在场湾间运送。

在图2中所示的实施例中，传送器子组件具有倾斜板64，其从下回路66向场湾壁之上的上回路68向上向后延伸。板64具有使它基本横越场湾整个宽度的宽度。在一些实施例中，从下回路66到上回路68的传送器的长度近似为10英尺到13.5英尺。一组横向延伸的跨栏70在宽度上基本同样横向延伸到板64，并沿一对在上面和下回路上驱动的环形驱动线路，优选为链路在相对端连接到间隔的位置。一般地，跨栏彼此隔开大致1英尺，但是在不同的实施例中，可使用不同的间隔，例如从大约6英寸到大约2英尺。在所图解的实施例中，跨栏在箭头71的方向上在子组件60的前侧的倾斜板64上向上行进。跨栏向上推动倾斜板64上的堆肥材料，并在向下返回传送器子组件的后侧之前，在传送器子组件的顶部从空中向后排出堆肥材料。在一些实施例中，跨栏在跨越板的宽度上是基本连续的，直的纵向外边缘跨越此宽度。在可替代的实施例中，跨栏在其外纵向边缘可具有一个或多个槽口。在一些实施例中，跨栏可由平板形成，具有基本平行的前侧和后侧（这两侧垂直于跨栏的运动），而在其它实施例中，跨栏可具有成斜角的前和/或后侧。

一般地，传送器子组件以大约50-60rpm运转，但它正好在本领域技术人员选择适于具体的堆肥操作的适当速度的能力范围内。本领域技术人员参照本公开，很容易明白用于运送堆肥材料的可替代传送器装置，其包括环形传送带、螺丝钻等。

传送器子组件接收来自进料鼓或搅拌鼓72的堆肥材料。相应地，传送器子组件的下回路66被定位成与其特别近。搅拌鼓72安装到由传送器子组件60运送的鼓架74。在所图解的实施例中，鼓架74包括在传送器子组件的相对侧上的一对横向隔开的钢板架部件。搅拌鼓横向安装到鼓架以绕垂直于场湾中的行进方向的水平鼓的轴76旋转。可选地，提供用于清洁下场湾壁的装置。例如，刮土板可在钢板架部件外安装到搅拌鼓的轴端，以在搅拌器向前移动时靠近场湾壁的下部1/2处旋转。类似的刮土板可安装到传送器的下安装轴的外端。

搅拌鼓具有向外延伸的齿78以剪切到搅拌器前面的堆肥材料床中。向外延伸的齿78在鼓表面79的外圆周上间隔开。可替代实施例可使用诸如刀片的突起物来替代搅拌鼓上的齿78，凹槽而不是突起物，或者可包括突起物的替代类型，或者在一些实施例中，没有突起物。搅拌鼓72优选在箭头80的方向上旋转。

搅拌鼓72的旋转将堆肥材料馈送到传送器子组件60。因此，搅拌鼓优选与传送器子组件基本横向地共同延伸，因此优选几乎在场湾的整个宽度上横向延伸。搅拌鼓在局部的鼓外壳82内部旋转，这帮助控制堆肥材料的流动，并控制灰尘。

根据图2中图解的实施例的方面，搅拌器的可选的可调节堆肥材料排放调节器通过传送器子组件调节堆肥材料的向后位移。可调节堆肥材料排放调节器包括大致为L形基本与倾斜板64横向共同延伸的排放盖90。排放盖枢轴安装在横向枢轴92周围，限定基本与鼓轴76平行的水平盖轴。排放盖90在上回路68上通过时与跨栏70隔开，足以允许堆肥材料在下面通过。如图所示，排放盖90具有至少部分覆盖传送器子组件的上面部分的上面部分94和在传送器后面从上面部分延伸的后面部分96。

当搅拌器前进通过场湾中的堆肥床时，排放盖的位置可关于盖的轴调节。更具体地，排放盖90可在关闭位置和全部打开位置之间移动。在关闭位置（图中实线所示），排放盖的后面部分向下、向前延伸到上回路68前方的直接堆肥材料。在逐渐更多的开口位置96a-96c，后面部分向后延伸更多。在一些实施例中，在全部打开位置，排放盖90的后面部分96通过传送器子组件不明显干扰堆肥材料的向后投射。在一些实施例中，堆肥材料的全部向后的空中位移大约是12英尺到14英尺。在一个实施例中，关闭位置的盖引起堆肥材料在上回路的前方落下。

本领域技术人员在参照前述公开会很容易明白通过传送器子组件经过空中偏斜调节堆肥材料的向后位移的可替代的适当排放调节装置。因此，例如安装的用于与传送器子组件的顶部有可变后部间隔的挡板、安装在相反旋转的传送器的底部的可变滑动甲板，关于横向枢轴的可变角配置，或两者能够对于某些应用有向后的位移调节。类似地，将用于改变传送器子组件的角度或用于使传送器子组件伸缩的装置理解为提供适于具体应用用于调节堆肥材料的向后位移的替代方案。而且，一些实施例可没有盖90、挡板或通过传送器子组件用于调节堆肥材料的向后位移的其它任何排放调节装置。

在一些实施例中，提供控制系统以用于控制排放盖90的位置。本领域技术人员参照本公开会很容易明白各种适当的可替代控制装置。在所图解的实施例中，一个或多个横向隔开的流体给电圆筒98在一端附连到传送器子组件60，在另一端附连到排放盖90。

本领域技术人员通过前面公开会认识到，当搅拌器向前前进时，排放盖位置的调节会控制场湾中通过搅拌器排放的堆肥材料的位置。在关闭位置在堆肥场湾的排放端启动排放盖能够在场湾的那端产生全部深度的床，尽管由于该端的水分或挥发性固体损失造成的堆肥材料的体积降低。控制搅拌器在场湾中向前前进时排放盖打开的程度会类似地保持在搅拌器后面产生平床。在场湾的接收端，在搅拌器通过堆肥床的这端，在一些实施例中，盖会处于全部打开位置，在该位置搅拌器基本不会干扰堆肥材料的向后位移。此完全向后位置在一些实施例中大约是12英尺。当然，在场湾的最末端，可以有降低的床深度。

排放盖打开的程度可通过适当的控制装置以搅拌器在场湾中行进的向前距离的函数来控制。除了或根据此类控制功能，可提供传感器以检测堆肥材料的床深度并产生与此相应的床深度信号。在此实施例中，搅拌器包括适于至少部分响应于床深度信号来控制排放端的位置的控制器。适当的传感器包括例如安装在向进料鼓72的前方延伸枢轴安装的臂的一端的可旋转轮。在此实施例中可以臂与参照位置的角度的函数产生床深度信号。在图2中图解的实施例中，图解说明此类型的传感器102，包括在其前端携带的臂104和可旋转轮106。臂104枢轴安装在鼓外壳82的顶部。传感器部件106可替代地包括声纳信号特异应答器。传感器还可包括或可替代地使用一个或多个电子眼或类似。本领域技术人员参照本公开会很容易明白可替代的适当传感器装置。根据一个实施例，沿体的长度感测堆肥床的深度，此信息在搅拌器下一次通过堆肥床的过程中被用来控制排放盖的位置。参照记录下一轮的床深度，通过简单计算机在一些实施例中是单板计算机可实现它，搅拌器正好在给出本公开的领域的技术人员的能力范围内。

在一些实施例中，可提供清洁机构以去掉搅拌器的鼓上的堆肥材料。例如，在图4中，搅拌器显示为安装在梭36上，类似于图3的梭36，但增加了安装于梭的框架上的鼓齿清洁机构100。当搅拌器停在梭上时，它会将梭推向安装在通过枢轴112连接到梭的枢轴臂上的刷板110。搅拌器会被编程以使鼓旋转固定的时间段，直到鼓齿被清洁为止。偏转屏蔽116将确保从鼓上去掉的材料向下落到梭内的地板上。清洁机构的顶端（刷板端）比底端更重，所以刷板110通过重力引向鼓。当鼓（逆时针）旋转时，它可踢该刷板使其离开鼓的表面。配重抑制刷板朝鼓的返回运动，并控制刷抵靠鼓放置的力的大小，因此最小化刷板冲击鼓并对鼓造成损坏的可能性。在可替代实施例中，可以使用弹簧和/或减震器来抑制刷板的运动。一旦梭移动，此材料可通过加载器被推向场湾装载区。除图4中图解说明的清洁机构之外或作为其替代，可包括其它形式或配置的刷、刮刀等。

以上讨论的破碎机篦板118也图示于图4中，其安装在搅拌器鼓后面。此破碎机篦板在搅拌器鼓被降低到堆肥场湾中的操作位置时，会被定位在搅拌器鼓上。

参照图5，通风系统124与堆肥场湾12、14、16和20的内部连通，并其被提供以选择性地将空气引导到那些场湾中的堆肥中，以对堆肥通风，并帮助控制其温度。在一些实施例中，堆肥材料的温度沿每个场湾的长度变化，通风系统24包括多个传感器，它们示意性示于图5的252，以启动通风系统从而将空气选择性地引导到堆肥场湾的不同部分，保持期望的堆肥温度曲线。在一些实施例中，场湾12、14、16和20中的任何一个或全部可配备一个或多个位置传感器254。位置传感器254适于监测场湾中存在的搅拌器的位置，并将关于所述位置的信息传送到外部控制器。传感器254可包括电子眼、声纳、超声或激光距离传感器，或者本领域已知的其它距离或位置测量传感器。如图5所图示的，传感器254可位于场湾的一端，或者在一些实施例中，可包括在沿着场湾的多个位置。在一些实施例中，位置传感器254可存在于搅拌器上，而不是场湾的一端内部或场湾的一端处的一个固定位置。在一些实施例中，通风系统124被配置成激励邻近场湾中的搅拌器或在一些情况下直接位于搅拌器下面的鼓风机，如果在该场湾中邻近搅拌器的温度传感器252记录由期望温度或温度范围得到的一个温度，位置传感器254指示搅拌器被定位在场湾的某个具体部分中。这可导致场湾中堆肥材料的更有效的通风，原因是当搅拌器混合堆肥材料时，来自鼓风机的空气更易于进入到所述材料中并对其通风。

进一步地，控制器可接收来自一个或多个位置传感器254的信号，并在搅拌器移动到邻近所述通风风扇的位置时，改变通风风扇的速度（例如，启动、停止或提高或降低风扇的速度）。控制器还可接收来自一个或多个湿度传感器（未显示）的信号，以判定通风风扇的速度是否应该被改变。在搅拌器邻近通风风扇时，启动通风风扇或者提高其速度在一些实施例中会便于从包括堆肥场湾的建筑物中去掉水分，且同时会便于阻止冷凝的水分回到堆肥中或者场湾之间的通道中（通风鼓风机可被设置在该处）。

在图5所示实施例的情况中，每个场湾12、14、16和20包括多个，特别地是5个分别用a、b、c、d和e表示的部分；且通风系统124包括多个子系统124a-t，每个子系统适于将空气引导到这些场湾部分的一个相应部分中。

这些场湾部分不会重叠，而且它们可彼此稍微间隔开。因此，每个场湾的第一或“a”部分包括场湾的前面部分，并延伸第一预设长度，场湾的第二或“b”部分被定位在场湾的第一部分之后，并延伸第二预设长度。类似地，每个场湾的第三或“c”部分被定位在场湾的第二部分之后，并延伸第三预设长度，场湾的第四或“d”部分被定位在场湾的第三部分之后，并延伸第四预设长度，且场湾的第五或“e”部分被定位在场湾的第四部分之后，并延伸第五预设长度。在一些实施例中，不需要对每个场湾的前几英尺和后几英尺通风。

例如，在一个实施例中，每个场湾的第一通风部分开始于场湾自身前方之后的大约25英尺，并大约25英尺长，且每个场湾的第二部分也是大约25英尺长。每个场湾的第三和第四部分各自大约35英尺长，且每个场湾的第五部分也是大约35英尺长，并在每个场湾的端部之前大约5英尺处终止。

提供通风子系统124a-e以分别对场湾部分12a-e中的堆肥材料通风；且提供通风子系统124f-j以分别对场湾部分14a-e中的堆肥材料通风。类似地，提供通风子系统124k-o以分别对场湾部分16a-e中的堆肥材料通风；且提供通风子系统124p-t以分别对堆肥和场湾部分20a-e通风。

通风子系统124a-t彼此类似，只有一个子系统124a会在本文中详细描述。具体参照图6-8，子系统124a包括鼓风机44、进料管256、集管260、多个分配管262和至少一个传感器252。利用鼓风机44来选择性地供应空气源；具体地，鼓风机44具有启动状态，其中它操作以提供空气源；和未启动状态，其中鼓风机不操作。在一些实施例中，鼓风机44包括用来操作或驱动鼓风机的电动机264；且电动机264分别被启动和去激励，以启动、不启动鼓风机44。任何适当的风扇式鼓风机，包括任何适当的电动机可用在通风系统124a中。在一些实施例中，鼓风机的电动机264是电操作的电动机。

进料管256连接到鼓风机254，以接收来自鼓风机的空气；且进料管256从鼓风机254延伸进入到场湾部分12a中，具体地进入到其底板中。集管260被定位在场湾部分12a，并连接到进料管256以接收来自进料管的空气。在一些实施例中，集管260被定位在场湾部分12a的底板内，平行于场湾的纵轴沿侧壁32或者紧密靠近侧壁32延伸，管256在集管端部的中间位置连接到集管260。分配管262连接到集管260以接收来自集管的空气，且分配管从集管穿过场湾部分12a延伸。每个分配管具有与场湾部分12a的内部连通的多个顶部出口262a，以由此从分配管中排放空气。在一些实施例中，分配管262彼此平行，穿过场湾12横向延伸，并沿场湾部分12a的整个长度一致地间隔开。

当鼓风机44被启动时，鼓风机迫使空气进入进料管256中，且空气然后引导通过该管、进入并通过集管260。集管260将空气引导到分配管262，空气从这些管通过出口262a排放到场湾部分12a中的堆肥材料中。在一些实施例中，顶表面和分配管262的出口被定位在场湾部分12a的底板的顶平面上或稍微在它下面。而且，在一些实施例中，出口262a的大小相对小，以防止碎石和其它碎片通过这些出口落到管262中。

通风子系统124a的温度传感器252被定位在场湾部分12a中，以感测其中的堆肥材料的温度，并启动通风子系统124a，以在其温度上升到超过预设值时，或者在一些实施例中，当温度下降到低于预设值时，将空气引导到堆肥材料中。在一些实施例中，如图7和图8中所示，场湾12的框架，具体是其侧壁32限定从场湾的内部向外延伸的凹槽266，传感器252被定位在该凹槽中。借助此配置，板268被可释放地连接到场湾12的框架，具体是其侧壁32，以将传感器252保持在凹槽266中，并防止堆肥材料从凹槽中出来。为了帮助确保传感器252处于与场湾部分12a中的堆肥的良好热连通，板268可由具有良好导热性的材料制成，且传感器252可抵靠着该板保持并牢固地连接到该板。而且，凹槽266可用绝热材料272填充，以帮助将传感器252与堆肥场湾12外部产生的热隔离，且板268可不接触侧壁32以抑制热由此通过板268传导到传感器252。

传感器252可用来以任何适当方式控制通风子系统124a的操作，图9是显示一个此类控制布置的示意图。传感器252可包括产生电输出电流的热电偶，输出电流的幅度取决于传感器的温度。传感器252在一些实施例中热耦合到控制部件274，控制部件274将来自传感器252的电流输出与设定点的值比较。当来自传感器252的电流的幅度上升到超过设定点（或者在一些实施例中，下降到低于该设定点），控制部件274产生控制信号，该信号被引导到风扇式鼓风机的电动机264，并启动它，此电动机操作风扇44以向场湾部分12a提供空气。在一些实施例中，上述的设定点的值是手动可调节的，或可通过外部控制系统远程调节，使操作员改变通风子系统124a启动的场湾部分12a中的堆肥的温度。而且，控制部件274在一些实施例中包括微处理器，其被编程以接收来自传感器252的输入数据，和手动或远程输入以调节设定点的值，以在传感器的温度上升到超过（或在一些实施例中下降到低于）该设定点的值时启动电动机264。

参照图5，在一些实施例中，每个通风子系统的进料管在该场湾部分的长度的中间进入各个场湾部分，到达内部场湾14和16的“a”、“b”、“c”、“d”和“e”的进料管通过进料管下部到外部场湾12和20的相应部分。因此，例如，至场湾部分14a的进料管平行于并大致直接在至场湾部分12a的进料管下方延伸。

如前面所述，子系统124a-t大致非常相似。但是，在一些实施例中，每个堆肥场湾中堆肥材料的温度允许在场湾的纵向方向上（例如，从一个部分“a”、“b”、“c”、“d”或“e”到下一个）变化，因此不同通风子系统的传感器在各个温度下启动那些子系统。同样，每个传感器252的设定点可被独立地手动或远程调节，并且在一些实施例中，所有的通风子系统124a-t采用共用控制器274来接收来自通风子系统的各个传感器的输入信号，并启动其风扇电动机。

每个堆中堆肥材料的优选温度变化取决于许多因素，诸如堆肥材料的水分含量和堆肥材料中有关废物的类型。通过控制堆肥材料的温度和通风，堆肥过程中的微生物活性可被提高以降低产生所需终端产品所需的时间。在一些实施例中，还可提供用于将水分引入到堆肥材料中的系统。水分的引入可帮助提高堆肥材料中微生物的生物活性，以在例如堆肥材料已经干燥到足以抑制微生物的活性的程度的情况下提高其温度。例如，在某些条件下，可以优选将堆肥材料的温度在40℃、56℃、56℃、45℃和40℃分别保持在每个堆肥场湾的第一、第二、第三、第四和第五部分。

本领域技术人员会认识到不要求堆肥设施10包括四个堆肥场湾，系统可配备一个或多个场湾，例如8个场湾或更多。而且，堆肥场湾的特定尺寸不是关键的，尽管在一个实施例中，每个堆肥场湾大致为180英尺长，场湾的内部大约为5.5英尺深，5.5英尺宽。同样，不要求使用5个通风子系统来对每个场湾中的堆肥材料通风，每个场湾可使用一个或多个通风子系统。具体场湾使用的通风子系统的特定数目主要由期望对沿堆肥场湾的长度的堆肥材料的温度施加的控制程度确定。

而且，不要求每个通风子系统都配备其自己的鼓风机，单个鼓风机可用来为多个或全部的通风子系统提供空气。例如，一个共用的鼓风机可用来为通风子系统124a-e提供空气。如果完成，阀门可被定位在该共同的鼓风机内，或者在通风子系统124a-e的进料管中，以控制通过这些子系统的气流，并且具体地不管空气是否被引入到其它任何场湾部分，使得空气可被引入到场湾部分12a, b, c, d和e中的每一个。

用于本文公开的堆肥系统的实施例的计算机化的控制器274可使用如图10中示例性所示的一个或多个计算机系统300实现。计算机系统300可以是例如通用计算机，诸如基于Intel PENTIUM^®型处理器、Motorola PowerPC^®处理器，Sun UltraSPARC^®处理器、Hewlett-Packard PA-RISC^®处理器或其它任何类型的处理器或其组合。可替代地，计算机系统可包括特定编程的、特殊目的的硬件，例如专用集成电路（ASIC）或特别专用于计算机系统的控制器。

计算机系统300可包括一般连接到一个或多个存储器装置304的一个或多个处理器302，其可包括例如磁盘驱动存储器、闪存装置、RAM存储器装置或其它用于存储数据的装置中的任何一个或多个。存储器304通常用来存储在控制器274和/或计算机系统300的操作过程中的程序和数据。例如，存储器304可用于存储与堆肥物质的参数或一段时间内的堆肥过程以及当前的传感器测量数据相关的历史数据。包括执行本发明的实施例的程序代码的软件可存储在计算机可读和/或可写非易失性记录介质（进一步参照图11讨论）上，然后一般被拷贝到存储器304中，其中它然后可由处理器302执行。此类编程代码可以多种编程语言中的任何一种编写，例如Java、Visual Basic、C、C＃或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL或其各种组合中的任何一个。

计算机系统300的组件可通过互联机构306耦连，互联机构306可包括一个或多个总线（例如介于组件之间被集成在同一装置中的）和/或网络（例如在驻存在单独的分立装置上的组件之间）。互联机构一般能够在系统300的组件之间交换通信（例如数据、指令）。

计算机系统300还可包括一个或多个输入装置308，例如，键盘、鼠标、跟踪球、麦克风、触摸屏以及一个或多个输出装置310，例如打印装置、显示屏或扬声器。

计算机系统可通过电子方式或以其它方式链接到传感器阵列314，其可包括例如一个或多个传感器252、254，堆肥设施中的一个或多个湿度传感器，和/或本文公开的堆肥系统的实施例中使用的其它任何传感器。此外，计算机系统300可包含可将计算机系统300连接到通信网络（除可由一个或多个系统300的组件形成的网络之外，或作为其替代）的一个或多个接口（未显示）。

根据一个或多个实施例，一个或多个输出装置310可包括一个或多个组件，诸如通风鼓风机40-44、搅拌器48、梭36、堆肥传送器系统（未显示）、通风风扇（未显示）和/或被配置成将水分引入到与本文公开的堆肥系统的实施例相关的堆肥场湾（未显示）中的水泵。可替代地，传感器252、254，通风鼓风机40-44，搅拌装置48，梭36、堆肥传感器系统、水泵或这些组件中的任何一个或全部可连接到可操作地耦连到计算机系统300的通信网络。例如，传感器252和254可被配置为直接连接到计算机系统300的输入装置，通风鼓风机40-44和/或搅拌装置48可被配置为连接到计算机系统300的输出装置，上述的任何一个或多个可耦连到另一计算机系统或组件，以便通过通信网络与计算机系统300通信。此配置允许一个传感器被定位在与另一传感器相隔很大距离，或允许任何传感器被定位在与任何子系统和/或控制器相隔很大距离，而仍在其之间提供数据。

如图11中示例性显示的，控制器300可包括一个或多个计算机存储介质，诸如可读和/或可写非易失性记录介质402，其中可存储限定由一个或多个处理器406（诸如处理器302）执行的程序的信号。介质402可以是例如硬盘或闪存。在典型操作中，处理器406可引起数据，诸如实施本发明的一个或多个实施例的代码，从存储介质402中读到存储器404中，这允许一个或多个处理器比介质402更快速地访问信息。存储器404通常是易失性随机存取存储器，诸如动态随机存取存储器（DRAM）或静态存储器（SRAM）或便于在处理器406双向传送信号的其它适当装置。

尽管计算机系统300通过例子显示为一种类型的计算机系统，在其上可实践本发明的各个方面，应该认识到本发明不局限于以软件实施，或在如示例性所示的计算机系统上实施。实际上，不在例如通用计算机系统，控制器或组件或其子部分上实施之外，可替代地实现为专用系统或专用可编程逻辑控制器（PLC）或以分布式控制系统实施。而且，应该认识到控制系统的一个或多个特征或方面可以软件、硬件或固件或者其任意组合实施。例如，可由控制器274执行的算法的一个或多个部分可在单独的计算机中执行，其又可通过一个或多个网络通信。

由控制器274和/或计算机系统300的一些实施例执行的控制算法500示意性示于图12中。在此控制算法的步骤501中，来自传感器的包括所关心参数的状态水平的指示的信号被控制器274和/或计算机系统300接收。例如，包括温度指示的信号可从温度传感器252接收，包括搅拌器位置指示的信号可从位置传感器254接收，或者包括湿度水平指示的信号可从湿度传感器接收。在一些实施例中，可给控制器274和/或计算机系统300提供其它类型的参数的水平或状态指示的附加或可替代的传感器也可存在于堆肥系统中。例如，在一些实施例中，可以使用测量堆肥设施中的空气中或堆肥材料或成品堆肥中的一个或多个化合物或元素的化学传感器。而且，可提供一个或多个水分传感器或水分测量系统，其可提供堆肥材料中水分水平、进入污泥或成品堆肥的指示。在一些实施例中，这些化学和/或水分传感器可被定位在堆肥设施内，并可执行一个或多个化合物或元素的深度的即时或近即时的测量或者在一些实施例中是连续测量，而在其它实施例中，传感器可被定位在堆肥设施外部，并可周期性地配置空气、堆肥材料或用于分析的堆肥的样本。在算法的步骤503中，在步骤501接收的参数指示与参数的设定点和/或可接受范围对比。如果参数在要接受范围内，则不采取动作，算法返回步骤501。如果参数不在可接受范围内，在算法的步骤505，可启动动作来使参数进入到可接受范围内。例如，如果温度传感器252指示给控制器257或计算机系统300堆肥场湾中的堆肥材料的温度处于在可接受范围之外的水平，例如大于预定设定点，则控制器257或计算机系统300可启动动作，使通风鼓风机或搅拌器启动。该动作可直接由控制器257启动或由计算机系统300启动，或者在一些实施例中，控制器257或计算机系统300可提供提示操作员启动该动作的输出。在另一例子中，如果化学传感器指示化学浓度，例如堆肥或堆肥材料中的金属水平不可接受地高，则可给操作员发出警告，操作员可采取动作，诸如修改进入堆肥场湾中在堆肥材料或成品堆肥中产生不可接受的高水平的金属的材料的混合物。

堆肥系统可由气味控制系统，例如可从西门子水技术公司（Warrendale，PA，美国）购买的LO/PRO^®气味控制系统替代。这些气味控制系统在一些实施例中可包括化学洗涤器。在一些实施例中，也可提供生物过滤器。因为堆肥系统通常产生作为堆肥材料的生物分解的副产品的各种气味，所以气味控制系统的提供有时是需要的。公众对于不愉悦堆肥气味的反应通常可能敏锐。公众有时对刺激它们适当嗅觉感的气味特别关心。因此，降低堆肥气味可能是一些堆肥设施的期望目标。

相比之下，堆肥设施的操作员关心堆肥的气味，作为堆肥材料内微生物的指示。这些气味可表明操作参数可能影响那些微生物过程的程度。例如，如果检测到挥发酸的气味特征和减少的硫化合物，这可能指示材料的堆肥床没有接收到充分的通风或搅拌，并包含堆肥材料的厌氧微生物消化占上风的区域。相比之下，氨气味可在好氧堆肥材料床中占主导。

与堆肥材料的气味相关的化学特征与例如堆肥材料内的好氧条件，堆肥材料的碳/氮平衡（C:N比），氧传送（关于渗透性），堆肥材料的pH有关，并在某种程度上与被堆肥的材料的化学组成有关。

而且，一些废物包含硫化合物，在缺乏氧的堆肥中，产生降低的硫化合物的气味。食品废物或垃圾由于有在堆肥之前收集和处理的过程中产生的挥发性有机酸易于有酸的气味。堆肥污水污泥的气味同样有特征，充分通风的系统气味与通风不良的系统大不一样。

诸如堆肥材料的寿命和温度的特征条件还可影响气味。这些气味根据堆肥时间的长度和易于生物降解材料已经降解的程度改变。在一些堆肥操作中，在堆肥一开始的一周到10天中，气味可能是不愉悦的。随后，堆肥材料包含较少的生物可降解材料。堆肥从微生物上已经转换为包括更多种类的材料。气味倾向于更类似于泥土。

堆肥材料的温度影响气味。气味基本上是挥发性液体；它们可以蒸发。一些挥发性液体具有讨厌的气味。随着堆肥材料的温度升高，这些液体更容易蒸发，并被释放到大气中。热堆肥材料可具有与冷堆肥材料不同的气味。

已经发现维持堆肥材料的相对低的pH便于降低在堆肥材料垛中来自氮化合物的恶臭氨的形成。堆肥材料垛的pH根据用来形成堆肥材料垛的开始材料的pH以及堆肥过程的副产品的pH而变化。当pH下降（变成更加酸性），挥发氨（NH₃）变成质子化的铵（NH₄ ⁺），化学物的不挥发无氨盐，如图13中所示。因此，与低pH混合的堆肥材料由于在堆肥过程中氨的释放应呈现比具有更高pH的堆肥材料混合物较少的气味。

如之前注释的，堆肥材料的温度影响气味，但还改变氨（以非离子形式）与铵的比例。随着温度升高，挥发性氨形式的比例增加，如图14所示。在任何给定温度下，会要求较低的pH来抑制从铵（NH₄ ⁺）产生挥发性氨（NH₃）。

传统的堆肥操作一般添加结构调理剂诸如木屑、锯屑或其它传统的调理剂材料到待被堆肥的有机材料以增大碳浓度，并增大堆肥混合物的渗透性。在不向有机可堆肥材料添加一些形式的结构调理剂之前已经有商用堆肥操作运行，因为缺乏结构调理剂易于引起堆肥混合物重且稠密，具有高的粘性，且具有低渗透性。这些性质使堆肥材料难以适当的搅动并通风，以维持生物化学过程，从而形成适当的堆肥终端产品。而且，在没有一些类型的结构调理剂形成的堆肥材料混合物中，尤其在包含例如来自城市废水处理厂的污泥的堆肥材料混合物中，已经观察到污泥易于在传送器跨栏上和搅拌器的其它表面积累。堆肥材料混合物的低渗透性使一致的通风几乎不可能，导致厌氧点，恶臭挥发酸的形成，不良堆肥和很少干燥。堆肥材料混合物越稠密，机械搅拌器越难处理它。

与较不稠密的混合物相比，搅拌器需要更多的功率来处理稠密的堆肥材料混合物。同样，由于粘度积累在搅拌器上的堆肥材料可增大功率需求，降低搅拌器处理速度和容量，并增大操作员对于清洁表面的维护工作。堆肥材料混合物的密度和粘度相反与混合物的干燥固体含量有关。因此，对于堆肥污泥的标准设计推荐建议对待堆肥的可随季节变化的堆肥材料混合物中最低干燥固体的边界条件。

尽管对于开始堆肥材料混合物的这些边界条件主要与混合物的热力学性质相关，但粘度还是一个考虑因素。通常，堆肥材料混合物中使用的调理剂通过增大脆度和混合物的结构从而有助于降低粘度。

已经发现在不需要将传统的调理剂材料添加到未消化的污泥情况下，在堆肥操作之前，通过堆肥（本文中也称作生物干燥）可以有效地处理脱水的城市废水处理厂（MWWTP）的污水污泥（在本文中也称作生物固体、污泥生物固体、污泥块、污泥或块）。曾发现干燥的未消化（即未堆肥）污泥或处理的由堆肥工艺本身产生的堆肥材料两者都可代替传统的用于堆肥过程的调理剂材料使用，形成适于堆肥的混合污泥。曾发现传统的调理剂材料不需要与污泥混合来形成适当的堆肥混合物。而且，添加到流体生物固体污泥的材料可包含100%的再循环堆肥或100%的干燥未消化生物固体污泥，并仍然形成充分堆肥的混合物。在堆肥之前，除了由堆肥过程本身产生的材料以外，使用100%循环堆肥与未消化的流体生物固体污泥混合的过程不使用膨胀剂或调理剂，可考虑为“无调理剂”堆肥过程。使用干燥未消化的污泥或堆肥作为传统调理剂材料的替代品的堆肥混合物已被发现能够被堆肥以获得期望的加热和干燥水平，无过度的粘度或不形成大量的讨厌气味。

在堆肥操作的初始启动过程中，可能没有可用于与进入的未消息污泥混合的处理的堆肥。因此，为了初始启动堆肥操作或设施，在引入到堆肥场湾中之前，干燥的未消化污泥可用来与进入的脱水污泥混合。在一些涉及由MWWTP产生的污泥的实施例中，脱水未消化的污泥的干燥固体含量可能是大约20%。在一些实施例中，干燥未消化污泥的干燥固体含量从大约50%到大约99%。有技艺的技术人员会认识到脱水污泥的干燥固体含量可根据除湿过程变化，且根据需要可被调节到各种水平。可选择干燥、脱水的混合的未消化污泥部分以形成所需干燥固体含量的可堆肥混合物（混合污泥），例如在一些实施例中，介于30%-45%的干燥固体。在一些实施例中，在引入到堆肥场湾中之前（或在其它实施例中，一起或之后），传统的调理剂材料也可与流体脱水的未消化污泥混合。

干燥和脱水的未消化污泥混合物的碳氮比在采用从MWWTP得到的污泥的一些实施例中按重量小于15:1，例如按重量介于大约8:1和15:1之间。本领域技术人员会认识到可能出于某些目的偶然需要对过程进行调节，可以将混合污泥的C:N比调出此范围。如果传统的木料或纤维质类型的调理剂材料也被添加到污泥混合物中，此碳氮比可被调节到较高水平。

出于上述的原因，干燥的未消化的污泥和脱水污泥混合物的pH在一些实施例中可以是酸性的，在一些实施例中在介于大约5.0和大约7.0之间的范围内。在其它实施例中，pH可与高达大约9.0，不过当堆肥此pH水平的混合污泥时可产生大量的气味。

如上所述，干燥的未消化的污泥的混合物可在堆肥系统中堆肥，以形成最终堆肥。如上述所述，诸如通风时间和体积以及搅拌速度或频率的参数可在堆肥操作过程中被调节，以在成品堆肥材料中获得期望水平的干燥固体，例如在一些实施例中，介于大约50%和100%之间的干燥固体。此成品堆肥在一些实施例中会被用来与附加流体脱水的未消化的污泥混合，以在不添加其它任何块材料，碳源或其它形式的调理剂的情况下形成可堆肥混合物（一种混合泥污）。

在堆肥过程启动中传统调理剂材料与进入的脱水的未消化污泥生物固体混合以提供块剂和富碳源的方法中，此传统的调理剂材料可至少部分在堆肥过程中被消化。在堆肥操作的后续运行中，循环的成品堆肥在一些实施例中会用作与进入的引入到堆肥场湾中的脱水的未消化污泥生物固体混合的唯一材料。此过程可导致最后微生物消化所有的在堆肥操作启动阶段中使用的传统调理剂材料，更多脱水的未消化污泥生物固体被堆肥和循环。此操作然后只依赖于成品堆肥，以用来与进入的脱水的未消化污泥生物固体混合，以在堆肥场湾的堆肥中形成堆肥混合物，导致“无调理剂”堆肥过程。

循环以与进入的脱水污泥生物固体混合的成品堆肥的量可根据脱水污泥生物固体中和成品堆肥中的干燥固体的含量以及在混合的待堆肥的污泥中期望的干燥固体的量而变化。进入的脱水污泥生物固体中和成品堆肥中干燥固体的量可通过上述方法中的一种被测量或监测。在一些实施例中，超过大约50%的成品堆肥会被循环。不循环的成品堆肥在一些实施例中可用于农业化肥，在其它实施例中，被焚化或用作燃料，例如作为煤火力发电厂使用的煤的添加剂。在另外的实施例中，不循环的堆肥可用垃圾掩埋或通过其它手段来处理。本公开的实施例提供对污水污泥的垃圾掩埋处理的优点，在于因为污水污泥的水分水平降低，用于处理的污泥的体积降低，这导致污泥处理所需的垃圾掩埋区较少。不循环的堆肥还可用作土壤混合材料，其适于用在垃圾掩埋日复盖或封闭操作中。

根据本公开的整个处理过程的一个例子示于图15中。如图15所示，废水源502，例如城市污水系统，为废水处理厂504提供废水流。废水流会包含少量的固体，在一些实施例中大约为2%的固体。在废水处理厂504，流入的废水使用例如带式压滤机、离心分离机、水力旋流器等等来脱水以形成脱水污泥。脱水污泥运输到堆肥设施506，其在一些实施例中可邻近或形成废水处理厂504的一部分，在其它实施例中可定位在距离废水处理厂504某一距离处。在堆肥设施中，脱水的污泥与例如由之前堆肥的材料产生的成品堆肥混合，以形成混合污泥，并引入到例如堆肥设施中的堆肥场湾中，以被处理从而形成成品堆肥。此成品堆肥的一部分循环，以与附加的进入的脱水污泥混合。不用于与进入的脱水污泥混合的堆肥可以各种方式处理，包括例如焚化508a，用作电厂508b的燃料，或用作农业目的508c的土壤调理剂。过量的堆肥根据需要还以垃圾掩埋法掩埋。

堆肥混合物中存在的挥发性固体的量可取决于流体脱水污泥中挥发性固体的量，在堆肥之前与流体脱水污泥混合的材料中挥发性固体的量，例如干燥的未消化污泥或循环堆肥，和混合在一起的这些组分的比率。由流体脱水污泥和干燥的未消化污泥或循环堆肥产生的混合污泥中挥发性固体的量可被调节到提高微生物消化能力的期望水平的一个水平，这会提供足够的热以导致成品堆肥的期望干燥水平。在一些实施例中，可堆肥混合物可由按体积以大约2:1到4:1之间的比率按重量在1：1到2:1之间混合在一起的流体脱水污泥和干燥的未消化的污泥形成，取决于脱水和干燥的污泥的水分含量。在其它实施例中，可堆肥混合物可由按重量在2：1到1:2之间的比率混合在一起的流体脱水污泥和干燥的未消化的污泥形成。

在一些实施例中，流体脱水污泥、干燥的未消化的污泥，混合污泥和循环堆肥中的任何一个或全部具有在大约60%和大约95%之间的挥发性固体含量，该比例例如取决于流体MWWTP的废水流的组成。

成品堆肥可运输到以许多方式中的任何一种与流体脱水污泥生物固体混合的混合区。例如，在一个实施例中，循环堆肥可人工或借助标准地面移动设备，诸如反铲、推土机或其它传统手段运输到混合区。在另外的实施例中，利用自动传送皮带系统来将成品堆肥从一个或多个堆肥场湾一端的排放区运输到混合区。

成品堆肥和进入的脱水污泥生物固体的混合可以许多方式完成。在一个实施例中，成品堆肥和进入的脱水污泥生物固体可人工在混合区中使用例如滑行驾驶装载器或其它传统手段混合。在另一实施例中，使用机械化的商业混合器，诸如螺丝钻。在又一实施例中，进入的脱水污泥生物固体和循环成品堆肥被单独引入到堆肥场湾的第一部分，如上所述通过机械搅拌器的作用混合，其沿堆肥场湾行进以搅拌堆肥材料。

在一些实施例中，成品堆肥在再循环以与进入的脱水污泥生物固体混合之前被筛选。例如，成品堆肥中较小颗粒可通过筛选移去，直到达到用于循环的期望量的成品堆肥。这可导致提供具有平均颗粒大小比在筛选之前的平均颗粒大小更大的堆肥材料，以用于循环，混合进入的脱水污泥生物固体。提供用于循环的成品堆肥的较大颗粒的益处是循环堆肥/脱水污泥生物固体混合物可比在循环之前不筛选循环的堆肥相比具有更大的渗透性。如上所述，堆肥混合物的较大渗透性（较低密度）通常是有效的，原因是相对具有较低渗透性的堆肥材料混合物，它更易于搅拌和/或通风更多孔的堆肥材料混合物。

可根据上述公开使用的方法和材料的例子现在通过下面的例子来描述。

例子

在下面的例子中，执行两阶段测试以根据上文公开的方法评估堆肥（生物干燥）。测试发生在具有4个场湾的堆肥设施，每个场湾67米（220英尺）长，2米（6.6英尺）宽，1.83米（6英尺）深。在场湾的一端是公共排放坑，材料在排出每个场湾时会下落到坑中。每个场湾有5个独立的通风区（A-E），每个通风区具有专用鼓风机和安装到墙壁上的热电偶。热电偶用于过程监测。鼓风机以定时器模式控制。该设施配备类似于在上文公开中描述的IPS^TM 30HP狭窄场湾搅拌器。

下文描述的此例子的阶段是以年为时间在某位置完成的，这里在第一个月中，温度平均为21℃（70℉），最高大约26℃（79℉），在第二个月中平均温度是24℃（75℉），最高大约28℃（83℉）。

阶段1

测试阶段1重复可能出现在新堆肥设施中或没有接近成品堆肥以与流体污泥混合从而形成待堆肥的混合污泥的设施中的条件。代替成品堆肥，热干燥未消化污泥用来与流体污泥混合从而形成用于堆肥的混合污泥。

在阶段1，用机械方式提高的污泥干燥试验使用MWWTP污水污泥来进行。在此试验中，未消化的MWWTP污泥，在带式压滤机上脱水成为浓度大约25%的固体，与热干燥的MWWTP污泥球混合以将固体含量增加到按重量计的40%固体目的。阶段1测试的目标是通过维持足以保持在从25℃（大于环境温度）到45℃范围内的温度的通风速率，最大化混合污泥的干燥。在24天的堆肥周期中，干燥固体从大约43%增加到88%。气味是小的，不认为是讨厌的。干燥堆肥中排泄物大肠菌的量范围从19到1100 MPN/克干燥固体，平均500 MPN/克干燥固体。

堆肥场湾首先装载5个批量的碎绿色废物。此材料用作隔离挡板以及壁以防止混合污泥在场湾的排放端逐渐变小。每个批量占据3.66米（近似12英尺）长的场湾的区段；这近似等于搅拌器的每次搅拌材料移动通过堆肥场湾的距离。此测试的阶段1的另一目标是评估堆肥材料床的高度限制。此混合污泥因此以尽可能高的床高保持在堆肥场湾中。

为了形成试验中使用的混合污泥，热干燥的未消化污泥球（球）一开始在混凝土垫层上使用滑行驾驶装载器与未消化的脱水污泥块（块）混合。这两个物理上不同材料的混合结果不错，不过大部分数量的球保持自由，未包含到整个混合体中。混合的混合物和自由球被装载到场湾的装载区中。使用商用螺丝钻混合器来制备后来的混合体。

混合的污泥一般由大约3.5吨潮湿的块（21.7%干燥固体（DS），90%挥发性固体（VS），4.6%总凯氏氮（TKN），pH 5.8，和9的碳/氮比（C:N））与1.2吨潮湿的球（94.3% DS，84% VS，5.7% TKN，pH 6.1和C:N 8）混合的混合体组成。

在第一天，制备3个块/球批料，并装载到场湾中。在装入这3个块/球批料后，在整个场湾中进行用搅拌器搅拌两趟。在这两次搅拌之后，3个批料中的中间批料被采样、测试，具有以下性质：40.3% DS，86.9% VS，5.6% TKN，pH 5.4和C:N 9。在第二天，又有两个块/球批料被装载到场湾中，又让搅拌器通过场湾两趟。总共有5个批量的这种块/球混合体被连续装载到堆肥场湾的进料端。这些批料被尽可能高地装载在场湾中，以确保搅拌器在功率需求方面遇到最坏条件，以及判定是否有关于垛高的生物限制。

额外的地面绿色废物批料被装载在混合污泥的后面，以维持垛高，并提供绝热。内部的3个块/球混合污泥批料被认为是“目标”批料，被监测化学变化。这些中间目标批料被认为是最有代表性在无调理剂的生物干燥过程中堆肥的混合污泥，原因是机械搅拌过程易于将外面的批料和场湾中堆肥的其它材料混合。

在此测试过程中有2个与过程相关的控制变量：通风鼓风机运行时间和搅拌频率。

通风鼓风机运行目标是使混合污泥尽可能快速地变干到目标为65%的干燥固体。在通风区A和B（场湾的前75英尺或23米），只要堆肥温度至少比环境温度高5℃，通风鼓风机被设置为运行。此预期会优化蒸发水分损失的可能性。通过两天的测试，由于由堆肥混合污泥的生物分解产生的热，目标批料能够维持高于环境5℃的温度。

因此，区A和B的鼓风机被设置为1天24小时，15分钟运行、5分钟停止的周期。至这些批料到达区C起始处时为止（在第五天），所观察的干燥速率能够清楚确定在接下来的几天内材料是否能达到65%的固体目标。

由于堆肥混合物中是否能达到65%干燥固体的初始目标已变清楚，因此可决定以达到附加目标的方式操作剩下的通风区C-E：优化堆肥温度以试图获得由美国环境保护署制定的PFRP和/或VAR时间-温度标准。通风鼓风机C-E（76英尺-220英尺，或23米-67米）随后被设置为以5分钟运行30分钟停止的间隔操作。

堆肥混合物的搅拌一开始除周日设施不操作之外每隔一天执行。预期此方式的操作允许最大化场湾中的保留时间，以允许最有可能地干燥，而没有由于缺乏转动造成过度压缩的风险。在第九天达到目标65%的固体含量之后，日搅拌启动以尽可能快速地排放目标批料，并继续第2阶段的测试。

在25天的堆肥周期中多个批料被采样、测试9次。

阶段1结果和讨论

使用热干燥未消化污泥来堆肥脱水未消化污泥来代替传统的调理剂材料预期出现与气味、粘度、低渗透性和机械挑战相关的问题。预期的问题还包括在堆肥过程中的不良干燥、不良堆肥质量和不良加热，导致不充分的病原体破坏。在此测试过程中没有遇到这些问题中的一个问题是令人惊讶的。

堆肥设施、操作和材料方面的经验表明处理、堆肥污泥混合体在物理上和化学上是困难的。在引入到堆肥场湾中的混合污泥中为9的低碳/氮比（C:N）由于在混合物中相对于生物可降解碳，氮过多，通常导致大量氨气损失。此外，脱水污泥块通常是粘的，不多孔，在不加入传统的调理剂材料情况下难以转动。

A. 混合物的物理性质

1. 粘度

污泥混合体表现出令人惊讶的低粘度。目前研究中混合体的检查表明在混合物中出现细小、短纤维。观察到未消化的污水污泥包含除其它来源假设来自薄卫生纸的大量的纸细粒。不局限于具体理论，认为这些纤维对混合物的低粘度有积极贡献。纤维过短，不能将大的颗粒绑在一起，但足够长将小的颗粒绑在一起。即，它们对混合物的结构有积极贡献。纤维还似乎对混合物提供磨损性。观察到的纤维的磨损性质似乎在搅拌中清洁搅拌器齿和搅拌器的传送床，降低混合物粘到转动组件上。

2. 渗透性

对于阶段1测试，94%固体球与用来形成用于堆肥的混合污泥的23%固体污泥的体积比近似为0.8:1。堆肥材料的渗透性在对场湾的装载过程（第1天和第2天）中，被一开始一天两次的搅拌维持，然后在试验周期中每隔一天搅拌一次直到达到65%的固体目标干燥度（第10天）。一旦达到此目标值，每天搅拌目标批料（除周日外），以在24天后将它们从场湾中排放。热干燥的小球不易于吸收更多水分，在阶段1测试中保持可辨别的。但是，小球不易于粘在高尔夫球大小的大部分块的外部，在混合物中自由移动。因此，小球提高了堆肥混合物的结构，以及降低了混合物的粘度。诸如低气味的定性指示表明在堆肥混合物中存在有氧条件。

3. 热

通过管理通风策略，生物化学过程产生比有效获得干燥和病原体破坏目标的热更充分的热。

规则搅拌以非常显著的方式有助于维持热输出。图16所示的曲线图针对阶段1中制作堆肥的5个批料的第4个，其示出了以堆肥时间为函数的堆肥温度。该图图解说明伴随每次搅拌改进的热输出（注意温度尖峰）。这是由于搅拌过程重新混合新食品来源，并使新食品来源可用于堆肥污泥混合物中的细菌，重新激励堆肥过程。

4. 干燥

在阶段1中获得堆肥的良好干燥。

预期在阶段1堆肥过程中，由于堆肥混合污泥内的生物活动造成的挥发性固体损失的净能量估计表明应该有足够的能量来使多余水平蒸发，获得比观察到的甚至更高的水分降低。但是，堆肥过程是由微生物活动驱使的，堆肥混合污泥中的微生物要求有水才能保持活性。随着生物干燥过程的进行，微生物活动变慢。所以，干燥受到由堆肥混合物获得的低水分含量在生物化学上的限制。

干燥是由定时通风鼓风机控制的。流过堆肥的空气去掉热量和水分，并供应用于好氧微生物的氧。除了流过堆肥的空气的冷却效应外，在去除水分时，水的蒸发（吸热阶段变化）移去热。

对于阶段1测试的第一部分，目标是获得堆肥混合物的最优干燥。较高程度的通风对于优化堆肥混合物的干燥比用于最大化混合物中的温度更有效。通过堆肥混合物的空气因此被最大化，鼓风机被设置成保持堆肥温度在大约25℃到40℃，在堆肥温度超过环境温度至少5℃时，通风启动近似50%的时间。

由于堆肥混合污泥冷却，鼓风机运行时间在后面的堆肥阶段降低，由于当以设计速率操作时，生物降解需要比鼓风机供应的氧更少的氧，以优化堆肥混合污泥的冷却。

图17图解说明在堆肥（挥发性固体转换成二氧化碳，水和热）的第一星期（第1天到第7天）快速堆肥对水分损失和干燥的效应。在前7天之后，由于生物可降解挥发性固体损失，生物活性降低。这导致降低的热输出和降低的水分损失速率。在此实验中，在14天内获得大约80%的DS，在另外一周内达到最大干燥（大约85% DS）。但是，这并不表明也达到最大稳定性。尽管堆肥是足够稳定的，但通常希望堆肥过程以由真菌/细菌嗜温过程中和的较低速率继续几个月。

B. 混合物的化学性质

1. 气味

在阶段1中由堆肥过程产生的气味是非预期的。这表明几件事件，但最重的是充分水平的氧被传送到堆肥材料以保持其中的有氧条件。这指示混合物的渗透性是足够的。一开始关心块-球混合物太粘，混合物会具有不充分的渗透性，气味指示厌氧生物过程是明显的。但是混合物的渗透性对于避免对于上述的原因的这些关注是足够的。

2. 氨

在通风过程中氨气味大大低于预期，是可接受的。可堆肥混合物的碳/氮比估计大约为C:N=8。之前接受的假设是对于适当的可堆肥材料的混合要求C:N比在20到40之间。因此，此混合物的氮非常丰富。预期在堆肥过程中此混合物会以氨释放一些过量的氮。认为挥发性氨的损失是通过在引入到堆肥场湾中的混合污泥中提供低于7的pH来限制的。当混合污泥的pH下降时（变得更具酸性），挥发性氨（NH₃）变成质子化的铵（NH₄ ⁺），不挥发性无气味的化学盐形式，如图13所示。如下文所述，堆肥混合物的pH对于测试阶段的初始部分是酸性的，不局限于具体理论，最有可能有助于观察到的氨气味的最小量。

如之前指出的，堆肥材料的温度影响气味。堆肥混合物的温度也会改变混合物中氨与铵的比例（非离子形式）。在温度下降时，挥发性的氨形式中氨的比例下降，如图14所示。因此，当堆肥混合污泥随时间冷却时，即使pH增加，如下文讨论的，堆肥混合体的冷却有助于释放的氨气量的降低。

3. pH

结合的未消化污泥混合物倾向于是酸性的（pH大约为5.5），假设这是由于在包含垃圾粉碎固体的污物以及其它容易生物降解的组分运送到处理设施过程中形成的挥发性酸的存在。这指示脱水块具有明显的发酵的酸的气味。

堆肥材料的pH显示于图18中，pH的曲线图作为堆肥时间的函数。在阶段1中，在开始的一周堆肥混合物的pH保持低于7。

之后，pH增加到7.5到8.0，由于挥发性酸的生物降解成二氧化碳和水，随后通过通风和搅拌释放。即使如此，大部分氨保持在堆肥混合物中不变，原因是在低于8的pH，氨以铵盐（NH₄ ⁺）形式保持稳定。在堆肥操作中释放的大部分氨一般是在开始的快速堆肥阶段中释放的。但是，在此测试中挥发性氨损失不是异常的。出现的氨释放实际上小于使用传统的调理剂材料的传统的堆肥操作。一开始的低pH显然有助于氨作为铵保留。稍后在pH增大的过程中，氨释放不是异常的，由于容易生物降解的固体中的大多数已经生物降解，并且由于堆肥混合污泥已经冷却，降低了氨挥发的可能性。

在堆肥混合污泥中氨/铵浓度以类似于如图19所示的pH的化学模式改变，在堆肥混合污泥中氨/铵浓度是堆肥时间的函数。一般地，在通风良好的堆肥材料中，由于挥发性酸或在好氧/不定型堆肥过程中形成的二氧化碳的存在，pH一开始会比较低。随着堆肥时间加长，容易生物降解的挥发性固体（包括闻起来有酸味的挥发性酸）显著降低（生物降解），供应的用于冷却的通风不仅会移去热还会移去二氧化碳。二氧化碳、酸性气体的损失会导致在堆肥混合物中的较高pH。

阶段2

测试的阶段2重复在接下来的操作中在无调理剂的堆肥设施中可能会观察到的条件，其中堆肥会替代传统的调理剂材料使用以与进入的污泥混合，从而形成用于堆肥的混合污泥。

在试验的第二阶段，在阶段1中从堆肥场湾中排放的小球和堆肥与脱水块混合以产生大约40%固体的混合污泥。通风被管理以获得病原体破坏温度作为主要目标，还获得充分干燥。材料被保持在场湾中平均18天。在此保持时间中，固体含量从大约41%上升到大约68%。温度保持在从大约40℃到至少55℃的范围内13天，温度超过55℃连续8天；这对于满足美国环境保护署对于3天在超过55℃（RFRP）的病原体破坏的要求是更充分的时间/温度。考虑到此，在干燥堆肥产品中排泄物大肠菌计数一致地低于US EPA要求的1000 MPN/克干燥固体。

随着在阶段1能够有效地干燥块/小球混合物的成功，测试重新进行，主要意图是尽量对于PFRP和VAR获得干燥和充分的温度。同样，来自阶段1测试的干燥混合体循环，以与脱水污泥混合，这与使用干燥的污泥小球相对，因为这对于无调理剂堆肥设施的稳定状态操作更有代表性。由于在阶段1干燥材料的速度，初始目标混合速率被设置成获得更潮湿的40%的固体含量混合体，目的是使堆肥活性保持更长时间。

研究的阶段2使用的混合污泥由来自阶段1的干燥成品堆肥产品（循环）与新鲜块的混合组成。循环包括明显在尺寸上比阶段1使用的热干燥的污泥小球更大的颗粒-循环颗粒平均直径近似20mm，对于热干燥的污泥小球直径平均大约6mm。预期较大直径的颗粒至少一开始提供堆肥混合物的良好渗透性。来自阶段1的一些热干燥的污泥小球仍在循环堆肥中是可见的。混合是在机械混合器和毫无疑问在地板上进行的。

混合的混合污泥根据块的体积（21.7% DS，90% VS，4.6% TKN，pH 5.8和C:N 9）和循环（88% DS，82.9% VS， 5.5% TKN，pH 7.5和C:N 8）由1:1混合物组成。

每天，阶段2的1-3天中的每一天制备1个块/循环批料，并装载到场湾中。所以，总共3个批量的这种块/循环混合体被连续装载到场湾的进料端。与阶段1测试一样，额外批量的地面绿色废物在3个块/循环批料的后面装载在堆肥场湾中，以维持垛高，并提供绝热。中间批料（第二批料）被认为是“目标”批料，并监控其化学变化。在一次搅拌之后，中间批料被采样，测试，其具有以下性质：41.9% DS，84.1 VS，5.2% TKN，pH 7.0和C:N 9。

通风鼓风机运行主要是为了优化尽可能早地获得PRFP（3天，处于或大于55℃）和VAR（14天，处于或大于40℃）一致性的机会，堆肥混合物的干燥是第二目标。对于通风区A（场湾的前40英尺），鼓风机以3分钟运行15分钟停止为周期。如图20中所示，到第3天，目标批料能够获得并维持超过55℃的温度。到第5天（区A的结束）获得PFRP。在这前五天里，第2批料的固体含量从41%增加到53%。在通风区B&C（40英尺-110英尺），鼓风机周期时间被降低到3分钟运行30分钟停止，以进一步降低干燥速率，以试图尽可能长地使堆肥活跃。到大约第9天（到场湾的123英尺或38米），目标批料的固体含量大于60%，温度开始降低。因此，剩下的通风鼓风机D和E（116英尺-220英尺，或35米-67米）15分钟运行，5分钟停止，以优化干燥过程。

除测试施设不操作的周日之外每天进行搅拌。这是利用与搅拌过程（见图16）相关的与试图获得场湾中PFRP和VAR保留时间以允许最佳干燥可能性的温度增加进行的。以此搅拌频率，获得PFRP，有效地获得VAR，还在18天内在场湾中获得65% DS的目标干燥。

阶段2结果和讨论

A. 混合物的物理性质

1. 粘性

比阶段1混合体相比，无明显迹象表明阶段2混合体的粘性增加。如在阶段1，诸如低气味的定性指示表明有氧条件存在于堆肥材料中。

2. 渗透性

对于阶段2的测试，阶段1循环材料的88%固体与用来形成用于堆肥的混合污泥的22%固体污泥的体积比近似为1:1。如上文所述，阶段2材料的大小等级明显比阶段1中使用的热干燥小球更大。较大尺寸的混合材料的使用相比阶段1的混合物有助于阶段2中的混合污泥的更大渗透性。

由于在阶段1显示可容易地获得良好的干燥，每个工作日（6天/周）执行搅拌，以维持堆肥材料的良好渗透性。来自阶段1循环的热干燥小球在阶段2的混合物中保持可辨认，直到测试的大约第9天（中间点）。

3. 搅拌器安培数消耗（amperage draw）

人们还可能关心搅拌器在移动通过目标批料时可能出现机械上的力不从心。一般地，搅拌器需要最少量的功率来在场湾的排放端提供堆肥混合污泥的搅拌，这里堆肥混合污泥是最干燥的、最浅和最不稠密的，要求更多的功率搅拌场湾前方附近的堆肥混合污泥，这里堆肥混合污泥更深、更稠密且更潮湿。

从场湾的入口到出口存在明显的垛高度下降（近似50%）。堆肥垛高度的此下降与最适当运行的活跃堆肥过程一致，其中当水分移去时堆肥垛的高度下降。搅拌器安培数消耗通过场湾的长度在两个测试阶段测量几次。不工作的安培数消耗是25-30安培。正常工作的安培数消耗范围从35-45安培。注意到当搅拌器移动通过场湾前方的目标批料时有近似10%（5安培）的平均增加。这是由于材料的高度造成的，原因是场湾被装载得尽可能高以最大化搅拌器的力。搅拌器安装数消耗保持在30HP（22.5KW）搅拌器电动机的可接受限制内。到每一测试阶段的第3天，当搅拌器移动通过目标批料时，安培数消耗没有明显增加。服务于横截面小于39.4平方英尺（ft²）（3.7m²（平方米））的场湾，30HP（22.5 KW）搅拌器具有比标准50 HP@1.08 HP/ft²（8.1KW/m²）和目前由西门子水技术公司提供的100HP@1.25 HP/ft²（10KW/m²）IPS搅拌器低得多的功率/面积比@0.76 HP/ft²（6.1KW/m²）。因此，此测试表明标准IPS搅拌器有足够的功率来处理此类型的堆肥材料。

4. 热：

在阶段2中，通风协议（按时处理通风鼓风机）被调节以最大化获得的温度，同时还尽量获得堆肥材料的合适干燥。批料1-3的温度在阶段2测试过程中被记录。所记录的温度图示于图20中。从图20可以看出，在研究的此部分中，达到US EPA病原体破坏温度（连续三天处于或超过55℃）。如之前指出的，几乎达到US EPA VAR温度需求；（13天而不是14天处于或超过40℃）。不过，在13天的平均温度加上第14非堆肥日的温度平均超过55℃。预期通过较少调节水分、通风策略和场湾中的堆肥保留时间，可容易地实现将堆肥材料保持处于或超过40℃的温度。

5. 干燥：

在阶段2中获得堆肥的良好干燥。

在阶段2中，堆肥温度是通过降低通风鼓风机运行时间以提高病原体破坏来管理的。结果，较低的通风速率导致堆肥的较少冷却，从而保存了水份，保留了热，并产生病原体破坏温度。不过，在3周的堆肥周期中，成品堆肥仍达到68% DS。

B. 混合物的化学性质

1. 气味

在阶段2中由堆肥过程产生的气味是正常的。这表明几件事情，但最重要的是氧以充分的体积正进入堆肥中，以维持其中的有氧条件，这表明混合污泥的渗透性是足够的。这预计是由于与阶段1中使用的相比，在阶段2中使用的混合污泥的较大的渗透性造成的。

2. 氨

类似于阶段1，在通风过程中氨气味明显低于原来预期，是可接受的。上文参照阶段1讨论的因素，例如堆肥混合体的低pH和混合体的快速干燥，可能有助于比原来预期的要少的恶臭氨气的释放。

结果总结

此搅拌床堆肥研究的主要目标是：1）从机械上研究改进脱水、未消化的主要和废物激发的污泥的生物干燥，和2）探讨使用热干燥污泥小球作为调理剂的可能性。这些努力在两方面都是成功的。

预期问题是过多气味、粘性、低渗透性和不良干燥。没有观察到这些问题中的任何一个问题。可堆肥混合物的低C:N比（C:N<10）通常已在堆肥过程中从堆肥混合体中释放大量的氨。观察到未消化的块具有低至5.5的pH。低pH会将以微生物方式形成的任何氨保持为铵，一种非挥发性无气味实体。即使堆肥的pH在测试中逐渐增加，氨释放不是异常的。不局限于具体理论，认为氨释放被抑制，当堆肥材料pH增加时，因为随着材料的pH增加，干燥也增加，这降低了会产生氨的生物活动的量。

粘性是由块和混合物的物理组成限制的。未消化的块包含细微但容易观察到的纸纤维。认为这些纤维有助于混合物的结构，还帮助清洁搅拌器上暴露的表面。此外，阶段1中使用2mm直径的干燥污泥小球来代替传统的调理剂材料，易于在破裂时粘到大部分块的表面，使这些块分开，或至少不粘在一起。结果，在阶段1测试中每天搅拌两次持续搅拌三天，以后每三天只搅拌一次的混合物不会瓦解到低渗透性材料中。流过材料的空气是充分的，相关的水分损失通过从床中上升的蒸汽容易观察到。

由堆肥过程产生的生物化学热对于获得良好干燥和获得PFRP和VAR温度是足够的。在阶段2中，超过55℃的温度被保持至少连续三天。当温度超过40℃仅持续13天时，14天时段的平均超过40℃。产生的热蒸发，从堆肥中排掉水分。小球调理的块在24天的阶段1堆肥周期中，从大约22%的固体干燥到大约80%的固体，在18天的阶段2测试中，从40%固体到大于65%的固体。

因此，使用热干燥污泥小球或循环干燥污泥堆肥来替代传统的调理剂材料的机械改进的生物干燥测试，同时堆肥脱水未消化的主要和废物激活的污泥是成功的。这两个试验记录了对于此堆肥技术，和对于进行测试的一年周期中的环境温度，生物干燥不仅是可能的，而且可以是非常成功的。

本领域技术人员通过阅读上文某些优选实施例的描述，会理解在本发明的精神和范围内的各种可能的改变和修改。旨在下面的权利要求包括在本发明的真实范围内的所有这些改变和修改。

至此已经描述了本发明的至少一个实施例的几个方面，要认识到各种改变，修改和改进对本领域技术人员是容易想到的。这些改变、修改和改进旨在是此公开的一部分，且旨在本发明的精神和范围内。因此，前述描述和附图只是作为例子。

Claims (55)

1.一种污泥的生物干燥方法，包括：

提供非纤维质的第一材料；

提供可堆肥污泥；

形成主要由所述第一材料和所述可堆肥污泥构成的混合污泥；

将所述混合污泥引入堆肥场湾中；

给所述堆肥场湾中的所述混合污泥通风；

机械地搅拌所述堆肥场湾中的所述混合污泥；

提供利于加热所述堆肥场湾中的所述混合污泥一段时间使其足以形成堆肥的条件；和

从所述堆肥场湾中移走所述堆肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述混合污泥被引入到所述堆肥场湾中时具有按重量计小于约15:1的C:N比。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一材料由堆肥构成。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：在形成所述混合污泥之前，从所述第一材料中去除低于预定大小的颗粒。

5.根据权利要求1所述的方法，其中提供可堆肥污泥源包括提供脱水污水污泥源。

6.根据权利要求1所述的方法，其中提供利于加热所述混合污泥的条件进一步包括：通过微生物的消化作用分解所述混合污泥。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：从所述混合污泥中去除水分。

8.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到一个温度一段足以实现所述混合污泥中病原体破坏的时间。

9.根据权利要求8所述的方法，其中加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥的温度保持在至少大约55℃持续一段至少72小时的时间。

10.根据权利要求8所述的方法，其中处理所述混合污泥的所述时间和温度满足方程D=131,700,000/10^0.14t，其中D=时间，单位为天；t=温度，单位为摄氏度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到一个温度持续一段时间，以致足以去除所述混合污泥中病原体的活性。

12.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述混合污泥包括：将所述混合污泥加热到足以符合“降低病媒吸引”的温度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中加热所述混合污泥进一步包括：将所述混合污泥加热一段足以符合“降低病媒吸引”的时间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中加热所述混合泥污包括：将所述混合污泥加热到至少大约40℃的温度持续至少14天。

15.根据权利要求1所述的方法，其中被引入所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约7.0。

16.根据权利要求15所述的方法，其中被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约6.0。

17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将从所述堆肥场湾中移走的一部分堆肥提供作为可燃燃料。

18.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：从预筛选的废水形成所述可堆肥污泥。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合污泥被有氧地保持在所述堆肥场湾中。

20.根据权利要求1所述的方法，其中搅拌所述混合污泥包括：在从所述堆肥场湾的第一端到所述堆肥场湾的第二端的方向上使所述堆肥场湾中的所述混合污泥移位。

21.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：感测所述堆肥场湾中至少一个位置处所述混合污泥的温度。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：响应于所述温度产生信号。

23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：在控制器处接收所述信号。

24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：当所述混合污泥的温度上升到预设值以上时，启动通风系统以将空气引导到所述混合污泥中。

25.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：当所述混合污泥的温度降低到预设值以下时，启动所述混合污泥的搅拌。

26.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：感测所述堆肥场湾中的至少一个位置处所述混合污泥的水分水平。

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：产生响应于所述水分水平的信号。

28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：在控制器处接收所述信号。

29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：当所述混合污泥的水分水平降低到预设值以下时，将水分添加到所述混合污泥中。

30.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：当所述混合污泥的水分水平上升到预设值以上时，启动通风系统以将空气引入到所述混合污泥中。

31.一种污泥的生物干燥方法，包括：

提供含碳的第一材料；

提供含氮的可堆肥污泥；

形成基本上由所述第一材料和所述可堆肥污泥构成的并且具有按重量计小于约15:1的C:N比的混合污泥；

将所述混合污泥引入到堆肥场湾中；

保持所述堆肥场湾中所述混合污泥按重量计至少大约为8:1的平均C:N比；

提供利于所述混合污泥形成堆肥的条件；

从所述堆肥场湾中移走所述堆肥；和

将所述堆肥的一部分作为所述第一材料重新循环。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一材料由热干燥的未消化污水污泥构成。

33.根据权利要求31所述的方法，其中所述含氮的可堆肥污泥由脱水污水污泥构成。

34.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一材料基本由非纤维质材料构成。

35.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一材料由从所述堆肥场湾中移走的堆肥构成。

36.根据权利要求31所述的方法，其中形成所述堆肥包括：

对所述堆肥场湾中的所述混合污泥通风；

机械地搅拌所述堆肥场湾中的所述混合污泥；

提供利于加热所述堆肥场湾中所述混合污泥的条件；和

降低所述堆肥场湾中所述混合污泥的水分含量。

37.根据权利要求31所述的方法，其中所述混合污泥在被引入到所述堆肥场湾中时具有小于约15:1的C:N比。

38.根据权利要求31所述的方法，其中被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约7.0。

39.根据权利要求38所述的方法，其中被引入到所述堆肥场湾中的所述混合污泥的pH小于约6.0。

40.一种堆肥设施，包括：

堆肥场湾，其被配置成接收有机废物材料，并在堆肥时保持所述材料，所述堆肥场湾包括限定所述堆肥场湾的内部的框架；

混合污泥，其保持在所述堆肥场湾的内部之内，并且具有小于约15:1的平均碳氮比；

堆肥处理机，其适于沿所述框架移动，并延伸到所述堆肥场湾的内部以搅拌其中的混合污泥；

与所述堆肥场湾的内部连通的通风系统，其被配置成选择性地将空气引导到所述混合污泥中，以对所述混合污泥通风，利于其温度的控制；

运输系统，其适于将来自所述堆肥场湾的排放区的堆肥运输到混合区；和

混合机构，其被配置成将从所述堆肥场湾的排放区运输的堆肥的一部分与所述有机废物材料混合，从而形成所述混合污泥。

41.根据权利要求40所述的堆肥设施，其中所述通风系统包括：

位于所述堆肥场湾中的温度传感器，其被配置成感测所述混合污泥的温度，并产生响应于所述温度的信号；和

与所述温度传感器连接的控制系统，其被配置成接收所述信号，并在其温度上升到预设值以上时，启动所述通风系统以将空气引导到所述混合污泥中。

42.根据权利要求41所述的堆肥设施，其中所述通风系统保持所述混合污泥中的期望温度曲线。

43.根据权利要求40所述的堆肥设施，进一步包括气味控制系统。

44.根据权利要求43所述的堆肥设施，进一步包括氨洗涤器和生物过滤器中的至少一个。

45.根据权利要求40所述的堆肥设施，其中所述堆肥处理机进一步适于将所述混合污泥移动通过所述堆肥场湾的内部。

46.根据权利要求40所述的堆肥设施，进一步包括分析仪，其被配置成分析所述混合污泥的一部分，并指示所述混合污泥部分内特定元素的浓度。

47.根据权利要求40所述的堆肥设施，进一步包括水分含量分析仪，其被配置成分析要堆肥的有机废物材料的水分含量，并输出表示所述有机废物材料的水分含量的第一结果。

48.根据权利要求47所述的堆肥设施，其中所述水分含量分析仪进一步被配置成分析堆肥的水分含量，并输出表示所述堆肥的水分含量的第二结果。

49.根据权利要求48所述的堆肥设施，进一步包括控制器，其适于接收由所述水分含量分析仪输出的所述第一结果和所述第二结果，基于所述第一结果和所述第二结果计算并输出堆肥与有机物质的比率，以混合形成所述混合污泥。

50.根据权利要求40所述的堆肥设施，进一步包括位置传感器，其被配置成监测所述堆肥处理机的位置。

51.根据权利要求50所述的堆肥设施，进一步包括：

温度传感器，其与堆肥的一部分热流通，并被配置成响应于所述部分中的混合污泥的温度产生信号；和

控制系统，其连接到所述温度传感器和所述位置传感器，并被配置成接收来自所述温度传感器和来自所述位置传感器的信号，并在其中的所述混合污泥的温度超过预设值，且所述堆肥处理机位于所述部分中时，启动所述通风系统以将空气引导到所述部分的所述混合污泥中。

52.根据权利要求40所述的堆肥设施，进一步包括：

湿度传感器，其被配置成响应于所述堆肥设施中的湿度水平产生信号；和

控制系统，其连接到所述湿度传感器，并被配置成接收来自所述湿度传感器的信号，以根据所述信号和预定值的比较启动通风风扇。

53.根据权利要求52所述的堆肥设施，其中所述控制系统进一步被配置成接收来自被配置成监测所述堆肥处理机的位置的位置传感器的信号，并在所述堆肥处理机位于所述堆肥场湾的一部分时增加邻近所述堆肥场湾的那部分的所述通风风扇的速度。

54.一种利于降低堆肥操作中纤维质调理剂材料消耗的方法，包括：

提供用于形成混合污泥的指令，所述混合污泥基本上由含碳的第一材料和含氮的可堆肥污泥构成，并具有小于约15:1的C:N比；和

提供一设备，该设备被配置成对于引入到堆肥场湾中的所述混合污泥保持平均至少大约8:1的C:N比，并将所述混合污泥保持在利于形成堆肥的状态下。

55.根据权利要求54所述的方法，其中所述第一材料是所述堆肥。

Images