溫室技術在污泥堆肥設計中的應用
伴隨著廢水處理會產生大量剩余污泥，解決剩余污泥的辦法不外乎棄置、堆肥、焚燒。近年來，隨著污泥資源化呼聲的不斷高漲，以及污泥資源化技術的逐步完善，諸如市政、造紙等產量大又符合發酵條件的污泥采用堆肥化處理的比例越來越高。如何優化污泥堆肥系統的設計成為該工程技術領域的研究熱點。
1 污泥堆肥發酵倉
污泥堆肥主要分為野積式和發酵倉式兩大類。發酵倉又有槽式、筒式、立式、臥式等多種形式。目前國內有一定規模的工廠化堆肥工藝基本上都是采用槽式發酵倉。槽式發酵倉為長方形狀，一般寬2～6m，槽深 1.5～3m，物料在槽內發酵。物料堆層的高度、長度、寬度與處理量及供氣能力有關，也與槽型及結構有關。槽式發酵倉有很多種形式，根據發酵倉翻動裝置的不同可分為鏈板式翻堆機、戽斗式翻堆機、螺旋桿式翻堆機及槳式翻堆機等。
為保持發酵倉的溫度，防止雨水進入，一般應在發酵槽上面建設構筑物。目前建設的建筑物主要有輕體保溫材料結構或磚混、鋼筋砼結構。溫室相對于上述結構除具有保溫、防雨、建設周期短、造價低等特點，還可有效利用太陽能，加速發酵過程，節省發酵倉占地面積，是一種較好的選擇。
2 溫室技術在污泥堆肥發酵倉的應用
2.1 溫室技術概述
溫室又稱為暖房，是一種以玻璃或高分子材料作為屋面，用土、磚、鋼結構或者全部以透光材料做為圍墻的房屋，具有采光充分、防寒保溫的能力。現代溫室還可通過儀器和設備靈活調節控制環境條件。
溫室根據連棟數可分為單棟溫室和連棟溫室；根據側墻和山墻的形式可分為直壁溫室和斜壁溫室；根據層面形式可分為拱圓頂溫室、尖屋頂溫室、鋸齒形溫室和屋脊窗溫室；根據覆蓋材料及其覆蓋方式可分為卷材塑膜溫室、片材塑料溫室、單層覆蓋溫室和雙層覆蓋溫室。其中日光溫室型污泥堆肥發酵倉適用片材塑料溫室，其覆蓋材料為硬質波紋板或硬質多孔結構板，波紋板厚度約1mm，多孔結構板有雙層和三層結構，厚度為8～20mm，使用壽命一般在10年以上。由于硬質板材抗沖擊能力強，對生產中的意外撞擊和碰撞有很強的承載能力，輕微的日常撞擊不會對溫室造成局部損傷或破壞。
2.2 溫室技術在污泥堆肥發酵倉應用中的優勢
堆肥發酵過程中干燥固體溫度上升所吸收的熱量 qs 、干燥氣體溫度上升所吸收的熱量qa、水分的焓變化 qw（包括固體中水分的顯熱變化和轉移到氣相中的水分的蒸發潛熱）及熱損失qI 之和應等于發酵過程中生化反應所產生的反應熱qr ，發酵過程的熱量衡算可用下式表示：qr = qs +qa+qw+qI 在物料不變的情況下，qr 不變，減少熱損失qI 顯然可以增加qs 、qa、qw，由此可以增加發酵反應速度，減少反應所需時間，從而減少構筑物容積和占地面積，降低工程造價，并且由于發酵車間面積的減少，也降低了管理難度。
3 日光溫室型污泥堆肥發酵倉的設計
3.1 日光溫室型污泥堆肥發酵倉斷面形狀
圖1為典型的日光溫室型發酵倉剖面圖，分為發酵槽、支撐墻體、屋面及立窗、保溫簾幕。
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日光溫室跨度L、前立窗高h、高度H、屋面角度 a0是決定日光溫室結構的主要參數。
確定斷面形狀需考慮如下因素：滿足翻堆設備安裝要求；發酵槽一側留巡檢通道，一般寬度不小于1m；最大程度滿足L、H、a0三者的關系要求。
3.2 設計原則
（1）發酵倉方位
日光溫室型污泥堆肥發酵倉要盡量減少后墻遮蔭。
一般應座北朝南，但對高緯度（40°以北）和晨霧大、氣溫低，且冬季日光溫室不能日出即揭簾受光的地區，方位可適當偏西。偏離角度應根據當地緯度和揭簾時間確定，一般不宜大于10°。溫室方位的確定尚應考慮當地冬季主導風向，避免強風吹襲前屋面。
（2）發酵倉間距
發酵倉間距的確定應以前棟不影響后棟采光為前提。根據農業經驗，應保證冬至日上午10時陽光能照射到溫室的前沿。
3.3 日光溫室型污泥堆肥發酵倉結構設計與建造
（1）塑膜對直射光線的透過率
不同投射角射光對塑膜的透過率如圖2所示。
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由圖2可知塑膜光線透過率與直射陽光的投射角不呈單調的線性關系。當投射角在0°～40°時，直射光的透過率變化不大，能保證透過率大于80%，當投射角大于45°時，透過率明顯減小，當投射角大于60°時，透過率急劇下降，故直射光線對棚面的投射角在40°以內時，能獲得較好的光線透過效果。
通過對屋面角度a0的研究表明，采光總量的多少與采光屋面形狀無關，而是由透明屋面最高點到其前棚著地點處的直線與水平地面的夾角a0來決定。由于不同地區接收的太陽輻射能不同，經理論推導，在北緯33°～ 43°地區的南屋面角度a0優化值如表1所示。
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（2）日光溫室型污泥堆肥發酵倉的高度與跨度
日光溫室型污泥堆肥發酵倉的高度與跨度是密切相關的。根據理論分析及實際經驗，推薦采用的日光溫室型污泥堆肥發酵倉的跨度與高度尺寸見表2。在實際設計時應盡量滿足不同設備的安裝條件。
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（3）日光溫室型污泥堆肥發酵倉支撐墻
支撐墻兼具支撐和保溫的作用，因此在材料選擇上應主要考慮這兩個方面。墻體若用磚砌，內層磚墻應為 24cm，中間保溫夾層為12cm，外層磚墻厚12cm。保溫夾層可填充珍珠巖、爐灰渣等（如圖3所示）。若采用混凝土澆筑或輕鋼保溫結構應依照相關規范標準設計。
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（4）結構框架
日光溫室型污泥堆肥發酵倉結構框架可采用鋼結構框架或鋁合金結構框架，依照相關結構設計規范設計即可，但應當注意的是結構框架需進行防腐處理，一般采用外包玻璃鋼涂層。
4 結語
我國是一個季風性、大陸氣候國家，冬季嚴寒，夏季酷熱。例如一月份我國各地氣溫較全球同緯度地區偏低，而且緯度越高，低得越多；而夏季又比同緯度地區溫度偏高，也是緯度越高，偏高越多。因此需靠消耗燃料來維持堆肥發酵車間的室溫，且所要消耗的能源費用比歐洲、日本高1/2以上。但另一方面，正是由于季風性、大陸性氣候的特點，我國各地，尤其是北方地區冬季晴天多，光照充足，如華北、東北、西北冬季日照百分率一般多在60％以上，有的地區甚至高達80％，這是地中海氣候冬季多陰雨所不及的。日光溫室型污泥堆肥發酵倉通過充分采光、嚴密保溫措施，充分發揮了我國冬季光能資源豐富的優勢，把太陽光能轉變成為熱能，即使在嚴寒季節，不加熱或少加熱，也能進行發酵生產。而且日光溫室型污泥堆肥發酵倉的造價僅是工業廠房的1/3～1/2，與我國當前的國力相適應，符合我國國情。
參考文獻：（略）
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