温室技术在污泥堆肥设计中的应用
伴随着废水处理会产生大量剩余污泥，解决剩余污泥的办法不外乎弃置、堆肥、焚烧。近年来，随着污泥资源化呼声的不断高涨，以及污泥资源化技术的逐步完善，诸如市政、造纸等产量大又符合发酵条件的污泥采用堆肥化处理的比例越来越高。如何优化污泥堆肥系统的设计成为该工程技术领域的研究热点。
1 污泥堆肥发酵仓
污泥堆肥主要分为野积式和发酵仓式两大类。发酵仓又有槽式、筒式、立式、卧式等多种形式。目前国内有一定规模的工厂化堆肥工艺基本上都是采用槽式发酵仓。槽式发酵仓为长方形状，一般宽2～6m，槽深 1.5～3m，物料在槽内发酵。物料堆层的高度、长度、宽度与处理量及供气能力有关，也与槽型及结构有关。槽式发酵仓有很多种形式，根据发酵仓翻动装置的不同可分为链板式翻堆机、戽斗式翻堆机、螺旋杆式翻堆机及桨式翻堆机等。
为保持发酵仓的温度，防止雨水进入，一般应在发酵槽上面建设构筑物。目前建设的建筑物主要有轻体保温材料结构或砖混、钢筋砼结构。温室相对于上述结构除具有保温、防雨、建设周期短、造价低等特点，还可有效利用太阳能，加速发酵过程，节省发酵仓占地面积，是一种较好的选择。
2 温室技术在污泥堆肥发酵仓的应用
2.1 温室技术概述
温室又称为暖房，是一种以玻璃或高分子材料作为屋面，用土、砖、钢结构或者全部以透光材料做为围墙的房屋，具有采光充分、防寒保温的能力。现代温室还可通过仪器和设备灵活调节控制环境条件。
温室根据连栋数可分为单栋温室和连栋温室；根据侧墙和山墙的形式可分为直壁温室和斜壁温室；根据层面形式可分为拱圆顶温室、尖屋顶温室、锯齿形温室和屋脊窗温室；根据覆盖材料及其覆盖方式可分为卷材塑膜温室、片材塑料温室、单层覆盖温室和双层覆盖温室。其中日光温室型污泥堆肥发酵仓适用片材塑料温室，其覆盖材料为硬质波纹板或硬质多孔结构板，波纹板厚度约1mm，多孔结构板有双层和三层结构，厚度为8～20mm，使用寿命一般在10年以上。由于硬质板材抗冲击能力强，对生产中的意外撞击和碰撞有很强的承载能力，轻微的日常撞击不会对温室造成局部损伤或破坏。
2.2 温室技术在污泥堆肥发酵仓应用中的优势
堆肥发酵过程中干燥固体温度上升所吸收的热量 qs 、干燥气体温度上升所吸收的热量qa、水分的焓变化 qw（包括固体中水分的显热变化和转移到气相中的水分的蒸发潜热）及热损失qI 之和应等于发酵过程中生化反应所产生的反应热qr ，发酵过程的热量衡算可用下式表示：qr = qs +qa+qw+qI 在物料不变的情况下，qr 不变，减少热损失qI 显然可以增加qs 、qa、qw，由此可以增加发酵反应速度，减少反应所需时间，从而减少构筑物容积和占地面积，降低工程造价，并且由于发酵车间面积的减少，也降低了管理难度。
3 日光温室型污泥堆肥发酵仓的设计
3.1 日光温室型污泥堆肥发酵仓断面形状
图1为典型的日光温室型发酵仓剖面图，分为发酵槽、支撑墙体、屋面及立窗、保温帘幕。
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日光温室跨度L、前立窗高h、高度H、屋面角度 a0是决定日光温室结构的主要参数。
确定断面形状需考虑如下因素：满足翻堆设备安装要求；发酵槽一侧留巡检通道，一般宽度不小于1m；最大程度满足L、H、a0三者的关系要求。
3.2 设计原则
（1）发酵仓方位
日光温室型污泥堆肥发酵仓要尽量减少后墙遮荫。
一般应座北朝南，但对高纬度（40°以北）和晨雾大、气温低，且冬季日光温室不能日出即揭帘受光的地区，方位可适当偏西。偏离角度应根据当地纬度和揭帘时间确定，一般不宜大于10°。温室方位的确定尚应考虑当地冬季主导风向，避免强风吹袭前屋面。
（2）发酵仓间距
发酵仓间距的确定应以前栋不影响后栋采光为前提。根据农业经验，应保证冬至日上午10时阳光能照射到温室的前沿。
3.3 日光温室型污泥堆肥发酵仓结构设计与建造
（1）塑膜对直射光线的透过率
不同投射角射光对塑膜的透过率如图2所示。
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由图2可知塑膜光线透过率与直射阳光的投射角不呈单调的线性关系。当投射角在0°～40°时，直射光的透过率变化不大，能保证透过率大于80%，当投射角大于45°时，透过率明显减小，当投射角大于60°时，透过率急剧下降，故直射光线对棚面的投射角在40°以内时，能获得较好的光线透过效果。
通过对屋面角度a0的研究表明，采光总量的多少与采光屋面形状无关，而是由透明屋面最高点到其前棚着地点处的直线与水平地面的夹角a0来决定。由于不同地区接收的太阳辐射能不同，经理论推导，在北纬33°～ 43°地区的南屋面角度a0优化值如表1所示。
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（2）日光温室型污泥堆肥发酵仓的高度与跨度
日光温室型污泥堆肥发酵仓的高度与跨度是密切相关的。根据理论分析及实际经验，推荐采用的日光温室型污泥堆肥发酵仓的跨度与高度尺寸见表2。在实际设计时应尽量满足不同设备的安装条件。
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（3）日光温室型污泥堆肥发酵仓支撑墙
支撑墙兼具支撑和保温的作用，因此在材料选择上应主要考虑这两个方面。墙体若用砖砌，内层砖墙应为 24cm，中间保温夹层为12cm，外层砖墙厚12cm。保温夹层可填充珍珠岩、炉灰渣等（如图3所示）。若采用混凝土浇筑或轻钢保温结构应依照相关规范标准设计。
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（4）结构框架
日光温室型污泥堆肥发酵仓结构框架可采用钢结构框架或铝合金结构框架，依照相关结构设计规范设计即可，但应当注意的是结构框架需进行防腐处理，一般采用外包玻璃钢涂层。
4 结语
我国是一个季风性、大陆气候国家，冬季严寒，夏季酷热。例如一月份我国各地气温较全球同纬度地区偏低，而且纬度越高，低得越多；而夏季又比同纬度地区温度偏高，也是纬度越高，偏高越多。因此需靠消耗燃料来维持堆肥发酵车间的室温，且所要消耗的能源费用比欧洲、日本高1/2以上。但另一方面，正是由于季风性、大陆性气候的特点，我国各地，尤其是北方地区冬季晴天多，光照充足，如华北、东北、西北冬季日照百分率一般多在60％以上，有的地区甚至高达80％，这是地中海气候冬季多阴雨所不及的。日光温室型污泥堆肥发酵仓通过充分采光、严密保温措施，充分发挥了我国冬季光能资源丰富的优势，把太阳光能转变成为热能，即使在严寒季节，不加热或少加热，也能进行发酵生产。而且日光温室型污泥堆肥发酵仓的造价仅是工业厂房的1/3～1/2，与我国当前的国力相适应，符合我国国情。
参考文献：（略）
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