حداکثر میزان هوای مورد نیاز مربوط به هفته اول کمپوست سازی بوده و پس از آن به تدریج میزان هوای مورد نیاز در طول فرایند کاهش می یابد. این نوسانات با سیستم کنترل حلقه های حرارتی به خوبی قابل تنظیم هستند. در صورتیکه در روش “بلتسویل” میزان هوادهی در طول فرایند ثابت باقی می ماند. بر این اساس کاربرد هواده های بزرگتر با تنظیم درجه حرارت در محدوده بهینه شروع شد]۱۵.[
هنوز بخشهای زیادی بر روی سیستم کمپوست سازی تحت درجه حرارت بهینه وجود دارد. حفظ درجه حرارت بهینه حدود ۴۵ درجه سانتیگراد از یک طرف موجب سلامت و فعالیت مطلوب جمعیت میکروبی موجود در توده کمپوست می گردد و از طرف دیگر شرایط پاستوریزاسیون مطلوب در توده کمپوست را فراهم نمی آورد]۱۵.[
متخصصین در این امور اذعان دارند که فرایند کمپوست سازی تحت درجه حرارت بالا محدودیتهایی را در سرعت انجام واکنش به وجود می آورد اما بسیاری از مشکلات بهداشتی را بر طرف می نماید. اگر طراحان در طراحی سیستم هوادهی تجهیزات کنترل لازم را تعبیه کنند، بهره برداران می توانند به صلاحدید خود درجه حرارت بهینه را برای اخذ بهترین نتایج تنظیم نمایند.

در مورد لجن فاضلاب شهری بسیاری از بهره برداران درجه حرارتهای بین ۵۵ تا ۶۵ درجه سانتیگراد را به عنوان درجه حرارت اولیه برای اطمینان از پاستوریزاسیون مناسب می دانند و سیستم را برای روزهای اول روی آن تنظیم می نمایند]۹و۳۸و۱۵.[ پس از حصول اطمینان از کنترل پاتوژنها، بهره بردار درجه حرارت سیستم را بر روی اعداد پایین ترین تنظیم می نماید.
تجربیات به دست آمده بر روی فرآیندهای با درجه حرارت بهینه موجب شد تا این فرایند در دهه ۸۰ مورد توجه و قبول مجامع علمی قرار گیرد]۳۸.[
۲-۱۷- سیستمهای کمپوست راکتوری
فرآیندهای راکتوری کمپوست سازی بر اساس نوع جریان ورودی جامدات به سیستم به دو دسته راکتورهای با جریان عمودی و راکتورهای با جریان افقی تقسیم می گردند. راکتورهای افقی از یکسری راکتورهایی با شیب ملایم نسبت به افق تشکیل شده اند که بدین ترتیب جریان یافتن جامدات در آنها امکان پذیر خواهد بود]۲.[
۲-۱۷-۱- راکتورهای جریان عمودی جامدات
نحوه جریان جامدات در این راکتورها بصورت عمودی می باشد. در برخی از این راکتورها جامدات هنگام جریان عمودی به سمت پایین بهم زده می شوند که به این راکتورها اصطلاحاً “راکتورهای جریان عمودی با بستر جامدات بهم زده” اطلاق می شود. این راکتورها می توانند با تغذیه مداوم و یا متناوب بکار گرفته شوند. نمونه ای از این راکتورها در شکل (۲-۸) نشان داده شده است.
شکل (۲-۹)- راکتورهای جریان عمودی با بستر جامدات بهم زده]۲[.
در گونه های دیگر راکتورهای عمودی، که به آنها اصطلاحاً “راکتورهای جریان عمودی با بستر پرشده” اطلاق می گردد جامدات ورودی بهم زده نمی شوند این راکتورها نیز می توانند بصورت پیوسته یا ناپیوسته تغذیه و بکار گرفته شوند[۲].
شکل (۲-۱۰)- راکتورهای جریان عمودی با بستر پرشده]۲[.
در راکتورهای جریان عمودی با بستر های پر شده اغلب بصورت زمان بندی جریانی از جامدات از کف به طرف بالا برگشت داده شده و یک بهم زدگی در این حجم ایجاد می گردد. پس از رسیدن این جریان به بستر، بهم خوردگی تا جریان برگشتی بعدی متوقف می گردد. عمق مواد موجود در این راکتورها به ۶ تا ۹ متر می‌رسد]۲و۹[.
نمونه های مختلفی از این راکتورها با اشکالی دایره ای و یا مستطیلی و با الگوهای هوادهی متفاوت مورد استفاده قرار گرفته اند.
راکتورهای جریان عمودی با بستر های پرشده کاربرد گسترده‌ای در کمپوست لجن و مواد اصلاح کننده نظیر خاک اره دارد که دلیل عمده آن هزینه نسبتاً پایین در تولید کمپوست به ازای واحد حجم راکتور می‌باشد]۹[.
نمونه‌هایی از راکتورهای جریان عمودی متداول در تولید کمپوست از لجن فاضلاب ذیلاً مورد اشاره قرار گرفته است.
۲-۱۷-۲- راکتور بیوسل
این سیستم از راکتورهای جریان عمودی با بستر جامدت همزده شده است که اولین بار در کشور آلمان بکار گرفته شد. راکتور موجود در این فرایند بصورت یک برج عمودی می باشد که از ۸ تا ۱۰ طبقه بر روی هم تشکیل شده است. کف هر طبقه از جنس آلومینیوم ساخته شده که با چرخش خود مواد موجود را به طبقه بعدی تخلیه می نماید. اکسیژن مورد نیاز بوسیله سیستم هوادهی تحت فشار تأمین می گردد. مواد ورودی به این سیستم را لجنهای آبگیری شده، کمپوست برگشتی و فضولاب باغی یا خاک اره بترتیب با نسبتهای حجمی ۲:۲:۱ تشکیل می دهند.
مخلوط کمپوست در هر طبقه حدود یک متر ارتفاع و ۳ روز توقف دارد و زمان ماند کل در راکتور حدود ۳۰ روز می باشد. در شهرهای “رستت” و “ساربرکن” آلمان راکتورهایی از این نوع از سال ۱۹۷۷ مشغول بکار می باشند]۹[.
۲-۱۷-۳- راکتور BAV
سیستم BAV یک راکتور جریان عمودی استوانه ای با بستر پوشیده می باشد. این راکتور قابلیت تولید کمپوست از لجن فاضلاب با کمپوست نهایی و یا سایر مواد حجیم کننده نظیر خاک اره را دارد. در این راکتور همزمان با ورود مواد جدید از قسمت فوقانی، مخلوط کمپوست از قسمت تحتانی خارج می گردد. زمان ماند در این نوع راکتور بین ۱۰ تا ۱۴ روز بوده و در صورت لزوم در این مدت هوای تحت فشار از قسمتهای جانبی راکتور وارد می گردد]۲[.
عملیات عمل آوری توده های کمپوست که مرحله اول را طی کرده اند حداقل نیاز به ۶ هفته زمان دارد. در حال حاضر بیش از ۲۵ کارخانه از این نوع با ظرفیتی معادل ۳۷۵ متر مکعب در آلمان مشغول بکار می‌باشند]۹[.
۲-۱۸- راکتورهای جریان افقی و شیب دار جامدات
راکتورهای جریان افقی جامدات به سه گروه کلی، راکتورهای با بستر لغزان (استوانه های چرخان)، راکتورهای با بستر هم زده شده و راکتورهای با بستر ثابت جامدات تقسیم بندی می گردند. سیستم های مختلفی از این راکتورها برای تولید کمپوست از زباله های شهری، فضولات باغی و لجنهای فاضلاب بکار گرفته شده است]۲و۹.[
۲-۱۸-۱- استوانه های چرخان
براساس الگوی جریان جامدات داخل راکتور، استوانه های چرخان به سه گروه، جریان پراکنده، سلولهای سری و اختلاط کامل تقسیم می شوند. در جریانهای پراکنده ورودی و خروجی جامدات از دو انتهای مخالف راکتور صورت می گیرد.
جریان حاکم بر این راکتورها جریان پیستونی است مگر در مقاطعی از بستر که در اثر لغزیدن یک حالت پراکندگی یکنواخت وجود داشته باشد. بسیاری از این استوانه های گردان برای کمپوست سازی زباله مورد استفاده قرار گرفته اند. شکل (۲-۱۰- الف) شمایی از این سیستم را نمایش می دهد.
استوانه های چرخان با سلولهای سری به منظور جلوگیری از ایجاد جریان کوتاه در راکتور ابداع شده اند. در این راکتورها استوانه به چند سلول تقسیم شده که بصورت سری پشت سرهم قرار می گیرند. مواد خام ورودی به محض تخلیه سلول اول به آن وارد شده و سپس سلولها را طی کرده و از سلول انتهایی خارج می‌گردند. عملیات اختلاط در هر سلول بطور مجزا به خوبی انجام می پذیرد. در واحد بهسازی لس آنجلس عملکرد راکتورهای ساده را با راکتورهای چند سلولی مقایسه کرده و بنا به دلایل، اختلاط یکنواخت در حین جریان و برخورداری از یک سیستم تغذیه نیمه پیوسته، راکتورهای چند سلولی را ارجحتر تشخیص دادند. در شکل (۲-۱۰، ب) شمایی از این راکتور نمایش داده شده است.
در صورتیکه بخواهد از این راکتورها بصورت جریان پیوسته استفاده نمایند بایستی از راکتورهای اختلاط کامل استفاده نمایند. استفاده از الگوی جریان پیوسته در این راکتورها زمان ماند تئوریک سیستم را کاهش داده و عملیات نابودسازی پاتوژنها را با اشکال مواجه می نماید. شکل (۲-۱۰، ج) شمایی از این راکتور را نشان می دهد]۲و۳۸.[ در حال حاضر استفاده از این راکتورها با توجه به محدودیت نابودسازی پاتوژنها، تقریباً منسوخ شده است.
شکل (۲-۱۱)- انواع راکتورهای کمپوست با استوانه های چرخان ]۲و۹[.
۲-۱۸-۲- راکتور دانو
سیستم دانو در سال ۱۹۳۳ در دانمارک برای تولید کمپوست از زباله بکار گرفته شد. راکتور دانو که به آن واحد تثبیت کننده زیستی نیز اطلاق می گردد از یک استوانه گردان افقی با سرعت چرخش کم به قطر ۹ تا ۱۲ فوت و بطول حداکثر ۱۵۰ فوت تشکیل شده است. استوانه تا تیغه از زباله پُر می شود و با سرعت ۱/۰ تا ۱ دور در دقیقه می چرخد. عمل هوادهی در طی چرخش محفظه انجام می گیرد و برای اطمینان از تأمین اکسیژن کافی، هوا به درون استوانه تزریق می گردد. زمان ماند در این راکتور بین یک تا پنج روز می باشد و پس از آن عملیات عمل آوری در واحدهای ویندرو یا توده های ثابت انجام می گیرد]۹.[
این فرایند برای تولید کمپوست از مخلوط زباله و لجن در کشورهایی اروپایی و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است.
۲-۱۸-۳- محفظه های با بستر همزده شده
امروزه تعداد راکتورهای افقی با محفظه های همزده شده رو به افزایش است. این راکتورها از دو سیستم هوادهی تحت فشار و همزنهای مکانیکی برخوردار بوده که راهبری آنها را انعطاف پذیرتر می نماید. این راکتور اغلب بصورت روباز مورد استفاده قرار می گیرند اما نوع سرپوشیده آنها در هر شرایط آب و هوایی بخوبی عمل می کند. ضمن اینکه مخاطرات بهداشتی آن نیز کمتر است. استفاده از راکتورهای دایره ای و مستطیلی شکل در این زمینه مرسوم بوده و این سیستم قابلیت کمپوست سازی از زباله های شهری، فضولات باغی و لجنهای فاضلاب صنعتی و شهری را دارد]۲.[
در راکتورهای دایره ای مطابق شکل (۲-۱۱، الف) یک پل گردان در بالای راکتور همانند پلهای گردان حوضهای ته نشینی نصب شده است. تغذیه مواد خام ورودی از طریق محفظه خارجی پل صورت گرفته و در طول این پل میله های همزنی نصب شده که با چرخش پل، کار همزدن مواد موجود در راکتور را انجام می‌دهند. مواد بتدریج بسمت مرکز راکتور هدایت شده و از طریق یک رریز قابل تنظیم به روی یک تسمه نقاله در کانالی در زیر راکتور ریزش می نمایند]۲[.
شکل (۲-۱۲)- راکتورهای افقی کمپوست با بستر همزده شده]۲[.
شکل (۲-۱۱، ب) یک نمونه از راکتورهای مستطیلی شکل، با محفظه های همزده شده را نمایش می دهد. مطابق شکل فوق در این راکتورها معمولاً از یک ریل که بین دیوارها و بالای محفظه مستقر شده، استفاده می گردد. این راکتورها در اشکال و ابعاد مختلف و با روش های بهره برداری متفاوت بکار گرفته شده اند اما اغلب آنها به شکل مربع و دارای میله های همزن متصل به یک پل متحرک می باشند. در این راکتورها نظیر راکتورهای دایره ای مواد خام از یک ‌طرف وارد شده در طول محفظه حرکت کرده بهم زده می شوند و از سوی دیگر خارج می شوند]۲.[
در برخی از این راکتورها نسبت طول به عرض خیلی زیاد است که در این صورت جهت بهره برداری آسان بهتر است که این راکتورها به عرض ۲ متر و ارتفاع ۲ متر ساخته شوند. تعدادی از این راکتورها در ابعاد ۶ متر عرض ۳ متر ارتفاع و ۲۲۰ متر طول ساخته و بکار گرفته شده اند. در راکتورهای طویل سلولهایی را در طول تعبیه می نمایند. مواد هر هفته یکبار زیرورو شده و وارد یکی از سلولها می گردد و پس از طی زمان ماند از این سلول ها خارج می شوند. در راکتورهای کوچک عملیات زیر و رو کردن مواد معمولاً روزی یکبار انجام می گیرد]۲[.
۲-۱۸-۴- راکتور فیرفیلد
راکتور فیرفیلد از یک محفظه دایره ای با بستر همزده شده مطابق شکل (۲-۱۱، الف) تشکیل شده است. محفظه دایره ای شکل به قطر حداکثر ۱۲۰ فوت و به عمق ۶ تا ۱۰ فوت می باشد. میله های مارپیچی بلندی که بصورت عمودی بر روی یک پل گردان نصب شده اند با چرخش پل کار همزمان مواد موجود در راکتور و انتقال آنها به سمت دیواره مرکزی خروجی را انجام می دهند.
مواد خام ورودی از طریق تسمه نقاله ای که بر روی پل گردان نصب شده است به راکتور وارد می گردد. در این سیستم از هوادهی تحت فشار استفاده شده و زمان ماند بین ۷ تا ۱۴ روز در نظر گرفته می شود. این راکتور اولین بار در سال ۱۹۵۱ توسط شرکت مهندسی فیرفیلد برای تولید کمپوست از لجن دآلتون، “پنسیلوانیا” بکار گرفته شد و محصولات آن تحت عنوان شرکت تهیه کمپوست تا اواسط سال ۱۹۸۰ به بازار عرضه می گردید. درحال حاضر راکتورهایی از این نوع در آمریکا برای تولید کمپوست از لجن و زباله مورد بهره برداری قرار دارند]۲[.
۲-۱۹- محفظه های با بستر ثابت
راکتورهای افقی با بستر ثابت برای اولین بار در سال ۱۹۷۹ بر اساس تجارب بدست آمده از سیستم سیلوهای عمودی در اروپا مطرح گردید. این سیستم قابلیت کمپوست سازی از مواد خام اولیه نظیر لجن و زباله های شهری را دارد. الگوی جریان در این راکتورها بصورت پیستونی بوده و اغلب به اشکال لوله ای و یا تونلی با سطح مقطع مستطیلی طراحی می گردند. حجم این راکتور ها از ۱۰ تا ۵۰۰ متر مکعب متغیر است، راکتورهای بزرگ از جنس بتن مسلح و راکتورهای کوچک از جنس فولاد ضد زنگ ساخته می شوند]۲[.
دو نمونه از این راکتورها در شکل (۲-۱۱) نمایش داده می شوند. در یک نمونه از این راکتورها مطابق شکل (۲-۱۱، الف) از یک صفحه متحرک با قابلیت حرکت به سمت جلو و عقب در فضایی تونلی شکل استفاده می‌گردد. با حرکت صفحه به سمت عقب امکان تغذیه مواد خام جدید به فضای خالی راکتور فراهم می آید و با حرکت صفحه به سمت جلو کمپوست رسیده از قسمت انتهایی خارج می شود. امکانات هوادهی و خارج کردن گازهای تولیدی در کل طول راکتور وجود دارد. در نمونه دیگر این راکتورها مطابق شکل (۲-۱۱، ب) انتقال مواد در طول راکتور بوسیله تجهیزاتی نظیر تسمه نقاله انجام می پذیرد]۲[.
نمونه هایی از مدلهای کاربردی راکتورهای افقی ذیلاً مورد اشاره قرار گرفته است.
۲-۱۹-۱- راکتور پایگرو
این سیستم اولین بار توسط کارل کیپ در شهر “چارلتون اوهایو” بکار گرفته شد. مطابق شکل این سیستم از راکتورهای کانالی مجهز به پلهای متحرک با همزن تشکیل شده است. این سیستم قادر به تولید کمپوست از زباله و لجن می باشدو هم اکنون در تعدادی از شهرهای آمریکا نظیر “کلمبوس، آکرون – اوهایو و بالتیمور- مریلند” در حال بهره برداری می باشد]۹.[
۲-۱۹-۲- راکتور تونلیBAV
راکتورهای تونلی اولین بار در سال ۱۹۷۹ بر اساس تجربیات سیستمهای سیلوی عمودی BAV در اروپا بکار گرفته شدند. راکتور BAV تونلی شکل با سطح مقطع مستطیلی ساخته می شود، این راکتور مجهز به صفحه‌ای متحرک بوده که ورود و خروج مواد را تنظیم می نماید]۹.[
۲-۲۰- میکروبیولوژی فرایند
تهیه کمپوست یک فرایند دینامیک است که ناشی از فعالیت مخلوطی از میکروارگانیزم هاست که هر یک از آنها برای محیطی مناسب هستند. جدول (۱-۲) فهرستی از انواع و تعداد میکروارگانیسم های معمولی را نشان می دهد:
جدول (۱-۲)- تعداد و انواع میکروارگانیسم های معمولی گرم کمپوست مرطوب]۳۸ [.