摘要:堆肥技术是实现有机固废(Organic Solid Waste, OSW)资源化与碳中和目标的关键途径,但传统工艺依赖于经验判断,存在过程调控粗放、周期长、产品质量不稳定及应用针对性弱等瓶颈。系统综述了机器学习(Machine Learni... 展开+
摘要:堆肥技术是实现有机固废(Organic Solid Waste, OSW)资源化与碳中和目标的关键途径,但传统工艺依赖于经验判断,存在过程调控粗放、周期长、产品质量不稳定及应用针对性弱等瓶颈。系统综述了机器学习(Machine Learning, ML)技术驱动OSW堆肥智能化转型的最新研究进展。在过程优化层面,ML通过随机森林、XGBoost、神经网络等算法,能够高精度预测温度、湿度、碳氮比等关键参数的动态变化,实现基于预测的通风、补水等前馈调控;此外,ML有助于解析微生物群落数据以实现功能菌群的定向富集,并融合电子鼻、光谱或图像等多模态信息,实现对腐熟度的快速、无损智能评估。在产品增值与应用层面,ML模型推动了堆肥产品的精准定向开发:用于环境修复时,可预测其对重金属的钝化效率或对有机污染物的降解动力学;用于能源回收时,可关联热解工艺与生物炭性能;用于农业时,可构建土壤-堆肥智能推荐系统并评估抗生素抗性基因等环境风险。当前面临的主要挑战包括小样本数据壁垒制约模型泛化、复杂算法在边缘侧实时部署困难,以及需要通过可解释人工智能(Explainable AI, XAI)增强模型透明度和机理认知。综上所述,ML正推动OSW堆肥从经验操作向数据智能驱动的新范式转变。未来研究应致力于构建集成可靠感知、自适应学习与自动决策的智能系统,以优化废物管理中的多目标协同,全面提升堆肥技术的可持续性与经济效益。 收起-
作者:
- 宋慈1,2
- 何中昊1,2
- 汤晶1,2
- 何菁1,2
- 汤琳1,2,*
作者简介
第一作者:宋慈(2001—),女,四川自贡人,硕士研究生,主要研究方向为机器学习和固体废物资源化。E-mail:songci2409@163.com
通讯作者:汤琳(1979—),女,安徽六安人,教授,主要研究方向为固体废物资源化、环境污染物动态传感监测等。
E-mail:tanglin@hnu.edu.cn
单位
- 1.湖南大学 环境科学与工程学院
- 2.环境生物与控制教育部重点实验室湖南大学
关键字
- 有机固废堆肥
- 机器学习
- 参数预测
- 智能控制
- 堆肥产品
- 数据智能驱动
基金项目
国家自然科学基金资助项目(U22A20617); 国家重点研发计划资助项目(2021YFC1910400)
引用格式
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