伴隨著廢水處理會(huì)產(chǎn)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(shù)的逐步完善，諸如市政、造紙等產(chǎn)量大又符合發(fā)酵條件的污泥采用堆肥化處理的比例越來越高。如何優(yōu)化污泥堆肥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為該工程技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1  污泥堆肥發(fā)酵倉

污泥堆肥主要分為野積式和發(fā)酵倉式兩大類。發(fā)酵倉又有槽式、筒式、立式、臥式等多種形式。目前國內(nèi)有一定規(guī)模的工廠化堆肥工藝基本上都是采用槽式發(fā)酵倉。槽式發(fā)酵倉為長(zhǎng)方形狀，一般寬2～6m，槽深 1.5～3m，物料在槽內(nèi)發(fā)酵。物料堆層的高度、長(zhǎng)度、寬度與處理量及供氣能力有關(guān)，也與槽型及結(jié)構(gòu)有關(guān)。槽式發(fā)酵倉有很多種形式，根據(jù)發(fā)酵倉翻動(dòng)裝置的不同可分為鏈板式翻堆機(jī)、戽斗式翻堆機(jī)、螺旋桿式翻堆機(jī)及槳式翻堆機(jī)等。

為保持發(fā)酵倉的溫度，防止雨水進(jìn)入，一般應(yīng)在發(fā)酵槽上面建設(shè)構(gòu)筑物。目前建設(shè)的建筑物主要有輕體保溫材料結(jié)構(gòu)或磚混、鋼筋砼結(jié)構(gòu)。溫室相對(duì)于上述結(jié)構(gòu)除具有保溫、防雨、建設(shè)周期短、造價(jià)低等特點(diǎn)，還可有效利用太陽能，加速發(fā)酵過程，節(jié)省發(fā)酵倉占地面積，是一種較好的選擇。

2  溫室技術(shù)在污泥堆肥發(fā)酵倉的應(yīng)用

2.1  溫室技術(shù)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(jié)構(gòu)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�，F(xiàn)代溫室還可通過儀器和設(shè)備靈活調(diào)節(jié)控制環(huán)境條件。

溫室根據(jù)連棟數(shù)可分為單棟溫室和連棟溫室；根據(jù)側(cè)墻和山墻的形式可分為直壁溫室和斜壁溫室；根據(jù)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(jù)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(fā)酵倉適用片材塑料溫室，其覆蓋材料為硬質(zhì)波紋板或硬質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)板，波紋板厚度約1mm，多孔結(jié)構(gòu)板有雙層和三層結(jié)構(gòu)，厚度為8～20mm，使用壽命一般在10年以上。由于硬質(zhì)板材抗沖擊能力強(qiáng)，對(duì)生產(chǎn)中的意外撞擊和碰撞有很強(qiáng)的承載能力，輕微的日常撞擊不會(huì)對(duì)溫室造成局部損傷或破壞。

2.2  溫室技術(shù)在污泥堆肥發(fā)酵倉應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

堆肥發(fā)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(zhuǎn)移到氣相中的水分的蒸發(fā)潛熱）及熱損失qI 之和應(yīng)等于發(fā)酵過程中生化反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱qr ，發(fā)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(fā)酵反應(yīng)速度，減少反應(yīng)所需時(shí)間，從而減少構(gòu)筑物容積和占地面積，降低工程造價(jià)，并且由于發(fā)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(fā)酵倉的設(shè)計(jì)

3.1  日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉斷面形狀

圖1為典型的日光溫室型發(fā)酵倉剖面圖，分為發(fā)酵槽、支撐墻體、屋面及立窗、保溫簾幕。

日光溫室跨度L、前立窗高h(yuǎn)、高度H、屋面角度 a0是決定日光溫室結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)。

確定斷面形狀需考慮如下因素：滿足翻堆設(shè)備安裝要求；發(fā)酵槽一側(cè)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(guān)系要求。

3.2  設(shè)計(jì)原則

（1）發(fā)酵倉方位 

日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉要盡量減少后墻遮蔭。

一般應(yīng)座北朝南，但對(duì)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(qū)，方位可適當(dāng)偏西。偏離角度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群徒液煏r(shí)間確定，一般不宜大于10°。溫室方位的確定尚應(yīng)考慮當(dāng)?shù)囟局鲗?dǎo)風(fēng)向，避免強(qiáng)風(fēng)吹襲前屋面。

（2）發(fā)酵倉間距

發(fā)酵倉間距的確定應(yīng)以前棟不影響后棟采光為前提。根據(jù)農(nóng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)保證冬至日上午10時(shí)陽光能照射到溫室的前沿。

3.3  日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造

（1）塑膜對(duì)直射光線的透過率

不同投射角射光對(duì)塑膜的透過率如圖2所示。

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(diào)的線性關(guān)系。當(dāng)投射角在0°～40°時(shí)，直射光的透過率變化不大，能保證透過率大于80%，當(dāng)投射角大于45°時(shí)，透過率明顯減小，當(dāng)投射角大于60°時(shí)，透過率急劇下降，故直射光線對(duì)棚面的投射角在40°以內(nèi)時(shí)，能獲得較好的光線透過效果。

通過對(duì)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(guān)，而是由透明屋面最高點(diǎn)到其前棚著地點(diǎn)處的直線與水平地面的夾角a0來決定。由于不同地區(qū)接收的太陽輻射能不同，經(jīng)理論推導(dǎo)，在北緯33°～ 43°地區(qū)的南屋面角度a0優(yōu)化值如表1所示。

（2）日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉的高度與跨度

日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉的高度與跨度是密切相關(guān)的。根據(jù)理論分析及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，推薦采用的日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉的跨度與高度尺寸見表2。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量滿足不同設(shè)備的安裝條件。

（3）日光溫室型污泥堆肥發(fā)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(yīng)主要考慮這兩個(gè)方面。墻體若用磚砌，內(nèi)層磚墻應(yīng)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(jié)構(gòu)應(yīng)依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

（4）結(jié)構(gòu)框架

日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉結(jié)構(gòu)框架可采用鋼結(jié)構(gòu)框架或鋁合金結(jié)構(gòu)框架，依照相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)即可，但應(yīng)當(dāng)注意的是結(jié)構(gòu)框架需進(jìn)行防腐處理，一般采用外包玻璃鋼涂層。

4  結(jié)語

我國是一個(gè)季風(fēng)性、大陸氣候國家，冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱。例如一月份我國各地氣溫較全球同緯度地區(qū)偏低，而且緯度越高，低得越多；而夏季又比同緯度地區(qū)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(fā)酵車間的室溫，且所要消耗的能源費(fèi)用比歐洲、日本高1/2以上。但另一方面，正是由于季風(fēng)性、大陸性氣候的特點(diǎn)，我國各地，尤其是北方地區(qū)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(qū)甚至高達(dá)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(fā)酵倉通過充分采光、嚴(yán)密保溫措施，充分發(fā)揮了我國冬季光能資源豐富的優(yōu)勢(shì)，把太陽光能轉(zhuǎn)變成為熱能，即使在嚴(yán)寒季節(jié)，不加熱或少加熱，也能進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。而且日光溫室型污泥堆肥發(fā)酵倉的造價(jià)僅是工業(yè)廠房的1/3～1/2，與我國當(dāng)前的國力相適應(yīng)，符合我國國情。

參考文獻(xiàn)：（略）

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”