集约化和规模化的畜禽养殖业带动国民经济和生活水平提升的同时,其产生的粪便排泄物给环境造成的污染与日俱增。好氧堆肥技术因其具有减量化、无害化和资源化等特点,常被采纳作为处置粪便等有机废物的高效工艺。遗憾的是,以往的研究大多聚焦于堆肥反应本身的优化,鲜有堆肥热量回收的相关报道。事实上,研究发现,堆肥反应主要是利用微生物生化代谢功能来降解粪便中的有机成分,而生物氧化进程往往伴随着热量的产生与释放,且堆肥过程释放的热量大部分以余热的形式扩散到环境中。因此,如果能够回收转化利用余热,其工程应用前景非常广阔。然而,堆肥涉及复杂的生化反应,其产热能力和热量分配与堆肥设置的参数息息相关。有鉴于此,本文在国内外文献综述的基础上,以新鲜猪粪和小麦秸秆作为原料,探究了不同参数下好氧堆肥过程的产热特征,并设计了热量回收装置对堆肥余热进行资源化回收利用,并探究其热量回收转化效率,旨在为改进堆肥工艺而实现深度资源化提供了新的思路,同时为完善堆肥热量回收技术提供参考和依据。主要研究结果如下:(1)不同参数条件下,其产热量差异显著。首先,不同物料配比的试验结果表明,物料配比(小麦秸秆:猪粪)S=0.3时的生化产热能力远高于S=0.15和0.50,其数值依次为0.88×105 KJ,1.26×105 KJ,1.01×10s KJ。其次,四组不同供氧量试验数据显示,当流量从0.15提升至0.30 L·min-1·kg-1 OM后产热量增大至原来的2.37倍。然而,当曝气量继续提升至0.6和0.9 L·min-1·kg-1 OM时,产热能力却开始下降,但依然高于0.15 L·min-1·kg-1 OM。(2)堆肥热量分配与堆肥参数息息相关,通过冗余分析(RDA,Redundancy analysis),结果表明,物料配比与供氧量对于堆体温度和产热总量均有显著性影响(P<0.01),而物料配比对于堆肥热量分配无显著性影响,尤其是对流传热和和出气口热量,其P=0.3332;与此不同的是,供氧量的大小对于热量分配息息相关(P=0.005),且与响应值(热传导和积累热量)的指示箭头呈现钝角,而与响应值(对流传热和出气口热量)呈现锐角,这表明对流传热和出气口热量与供氧量呈现一定的正相关性。然而,在热量分配过程中,通过传导损失的热量受参数影响相对较小。(3)本文根据优化的堆肥参数方案,设计了一种新型简便的堆肥余热回收利用方式——热电热回收系统,在不改变反应器原有的构造的基础上有效地捕获堆肥过程中释放的余热能源。试验结果表明,所安装的面积仅为0.04 m2的热电系统随堆体温度梯度变化产生了不同的输出电量。其中,T1组高温阶段的平均电压值为3.58 V,而T2组仅为2.52 V;对应地,T1和T2组的总产电量依次为12.53 A·h和15.82 A·h,由此可见,加装散热装置有利于热量的扩散传递,这也是热电转化效率的提升的关键。此外,根据堆肥腐熟度评价分析结果发现,热量回收系统的安装并没有对堆肥反应和最终的品质产生影响,相反地,在一定程度上有助于堆肥过程有机质的降解进而缩短堆肥的周期。