据统计,我国每年的城市污水厂湿污泥产量已突破3000万t,国家新环保法的实施及《水污染防治行动计划》的发布强调了我国污泥处理处置的迫切性。高温好氧堆肥是目前常用的一种污泥稳定化处理技术,但堆肥过程中会产生大量的温室气体(green house gas,GHG),不仅会造成氮素损失,引起堆肥产品肥效降低,还会对温室效应产生贡献。我国关于污泥堆肥,特别是不同环境条件下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏。因此,采用城市脱水污泥作为堆肥基质,开展不同调理剂类型、添加生物质炭,及不同类型(水稻生物质炭和竹炭)和比例(2.5%、5%、10%)的生物质炭堆肥研究,通过对堆肥过程中固样和气样的采集与检测,分析不同调理剂、不同类型和比例生物质炭对堆肥理化性质和温室气体排放的影响,估算不同处理温室气体排放因子和温室效应,分析其影响因素。主要研究结果如下:(1)污泥堆肥过程基本理化性质变化特征研究结果表明:不同调理剂堆肥处理其基本性质变化趋势大致相同。堆体温度在堆肥建立时即迅速上升,高温维持一周后在1个月左右达到室温,秸秆作为调理剂有利于堆体温度的保持。秸秆处理和木屑处理含水率分别去除了20.85%和19.43%;随着堆肥进行,pH值呈逐渐升高的趋势;TOC去除率分别为10.91%、9.12%。添加生物质炭和对照处理高温持续时间均超过1周,但添加生物质炭的处理下降更缓慢,高温期保持时间相对较长。添加生物质炭的堆体与对照处理相比,pH值的变化趋势较平缓,堆肥终产物pH值略高。生物质炭的添加提高了堆体水分的蒸发率,降低了堆体含水率,TOC含量整体呈逐步下降的趋势。添加水稻生物质炭相对于竹炭更有利于堆体的腐熟,且生物质炭添加量越大,堆体高温期保持时间越长,添加10%的两种生物质炭整体温度明显高于其他处理,并且温度下降较缓。生物质炭添加量越大,TOC含量越高,堆肥结束时TOC降低百分比也较高。水稻生物质炭和竹炭处理的TOC损失主要在前2周,平均损失率分别为55.45%和74.68%。(2)不同处理堆肥过程温室气体排放研究结果表明:堆肥材料、调理剂及操作工艺不同,温室气体排放存在较大差异。秸秆处理与木屑处理CH4的排放75%以上均集中在堆肥前2周,CH4累积排放量(以干污泥计,下同)分别为0.13kg·t-1和0.14 kg·t-1;N2O的排放则90%以上出现在后腐熟期,其累积排放量分别为0.099 kg·t-1、0.073 kg·t-1。秸秆处理总CO2排放当量低于木屑处理,两种处理总CO2排放当量分别为133.13kg·t-1和169.45kg·t-1。整体而言,两种处理高温期持续时间较短而腐熟期温度低,出现CH4排放量相对较低而N2O较高的现象。添加生物质炭和对照处理总CO2排放当量分别为61.20 kg·t-1和70.38 kg·t-1,表明添加生物质炭有利于碳减排。添加生物质炭的堆体CH4与N2O累积排放量均低于对照处理,CH4排放主要集中在堆肥前1周,累积排放量分别为0.952 kg·t-1和0.911 kg·t-1;N2O排放趋势表现为堆肥前期和后期较高而中期排放不明显的特点,累积排放量分别为0.138 kg·t-1和0.112 kg·t-1。添加水稻生物质炭相对于竹炭有利于温室气体的减排,相对于其他浓度,添加5%水稻生物质炭处理总CO2当量最低(53.17 kg·t-1),而对于竹炭处理,10%的添加浓度为最低CO2当量值(80.83 kg·t-1)。(3)污泥堆肥过程中的氮素转化研究结果表明:秸秆与木屑两种处理TN含量整体均呈下降趋势,堆肥结束时降幅分别为21.15%和17.35%,木屑处理相对于秸秆处理能有效降低总氮损失。添加生物质炭可提高堆肥的腐熟效率,减少堆肥过程中氮素损失。添加生物质炭的堆体总氮降低率比对照处理低,降幅分别为9.57%和12.89%。添加水稻生物质炭相对于竹炭有利于氮素的保存,并且添加5%水稻生物质炭和竹炭处理的氮素损失最低。(4)污泥堆肥温室气体排放和氮素转化受到堆体温度、含水率、pH值等因素的影响。其中,大多数堆肥处理的CH4排放通量与堆体温度呈显著正相关(P<0.05),与TOC呈显著或极显著相关性,与其他因素相关性不明显。大部分污泥堆肥处理N2O排放与含水率呈显著正相关(P<0.05),与堆体温度呈显著负相关,即温度对N2O的排放起抑制作用,过高的温度会抑制硝化细菌的活性。部分处理的N2O与NO3--N呈显著负相关,同时与NH4+-N呈显著正相关。TN含量与堆体温度、含水率以及pH值无显著相关性,整体而言NO3--N的变化与堆体含水率和pH值呈显著负相关,NH4+-N含量与堆体含水率和pH值呈显著或极显著正相关,而与堆体温度呈显著负相关。