羅文苑　劉　鵬　徐　超

（廣船國際環(huán)保產(chǎn)業(yè)部（籌））

小型餐廚垃圾處理設(shè)備的設(shè)計(jì)

羅文苑劉鵬徐超

（廣船國際環(huán)保產(chǎn)業(yè)部（籌））

針對(duì)國內(nèi)餐廚垃圾的特點(diǎn)，餐廚垃圾處理的工藝流程，設(shè)計(jì)小型餐廚垃圾處理設(shè)備，并通過制造樣機(jī)來論證設(shè)備的可靠性、安全性、實(shí)用性。

餐廚垃圾 工藝流程 處理設(shè)備

0　前言

餐廚垃圾是食物垃圾中最主要的一種，包括家庭、學(xué)校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料、廚余垃圾和食用殘余泔腳，其成分復(fù)雜，是油、水、果皮、蔬菜、米面，魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質(zhì)的混合物。廚余垃圾中糖類含量高，而泔腳則以蛋白質(zhì)、淀粉和動(dòng)物脂肪等為主，且鹽分、油脂含量高，運(yùn)輸和保存比較困難。鑒于餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，在適宜的溫度和濕度條件下，極易腐敗變質(zhì)的特點(diǎn)，餐廚垃圾處理設(shè)備正向小型化、集成化、自動(dòng)化及原位處理方向發(fā)展，適合家庭或者小規(guī)模單位處理日常有機(jī)垃圾使用的小型化設(shè)備是今后研究的重點(diǎn)和目標(biāo)。

1　餐廚垃圾處理工藝

根據(jù)餐廚垃圾的特點(diǎn)成分，垃圾處理的主要工藝流程如下：

餐廚垃圾→ 油水分離→破碎→固液分離。

⑴ 油水分離：國內(nèi)的餐廚垃圾油脂含量大，直接處理的話會(huì)影響后期的生物轉(zhuǎn)化處理和堆肥發(fā)酵處理的效果及效率，其次，餐廚垃圾的中油脂回收后經(jīng)過處理，可以轉(zhuǎn)化為生物柴油，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

⑵ 破碎：餐廚垃圾中的大塊物質(zhì)會(huì)影響其處理效率和效果，延長餐廚垃圾的處理時(shí)間，為了提高餐廚垃圾的后期生物轉(zhuǎn)化或微生物處理效果和效率，需要先將餐廚垃圾進(jìn)行細(xì)化破碎。

⑶ 固液分離：餐廚垃圾中的水分含量占垃圾總量的65%以上，在如此大的濕度下，不利于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，且對(duì)后期的生物轉(zhuǎn)化或微生物處理都會(huì)有影響，為了減少能源的消耗，降低處理成本，首先要對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行固液分離。

2　餐廚垃圾處理設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該設(shè)備通過油水分離、物理研磨、螺桿擠壓的方式將餐廚垃圾進(jìn)行破碎脫渣、脫水的減量化處理。其工作流程見圖1。設(shè)備為一體框架式的結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)見圖2，主要由主體框架、工作臺(tái)面、油水分離裝置、破碎裝置、固液分離裝置、清洗裝置、水循環(huán)及過濾裝置、自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。

圖1　工作流程圖

圖2　設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2.1破碎裝置

餐廚垃圾處理設(shè)備的破碎裝置位于入料口下方，破碎機(jī)使用的破碎設(shè)備，采用物理研磨方式實(shí)現(xiàn)粉碎，其破碎設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

◆ 固定及旋轉(zhuǎn)研磨器采用鎳鉻合金鍛造成型，鎳鉻合金中采用的鎳鉻成分為57%，與一般304不銹鋼含鎳鉻成分為27%相比較具有更高的切割強(qiáng)度和耐腐蝕性，使用壽命長。

◆感應(yīng)馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)為1725轉(zhuǎn)/分鐘，經(jīng)數(shù)十年的使用驗(yàn)證，這個(gè)轉(zhuǎn)速能夠處理寬范圍的破碎工作：可破碎硬度高的物料，可破碎動(dòng)植物纖維組織的材料，可破碎水分含量高的物料，可破碎粘性強(qiáng)的物料。感應(yīng)馬達(dá)可正反轉(zhuǎn)，提高固定及旋轉(zhuǎn)研磨器的使用壽命。內(nèi)置熱過載保護(hù)器，防止因過熱導(dǎo)致的馬達(dá)損壞。

◆破碎機(jī)使用了三層密封確保設(shè)備密封性能，第二層的彈簧油封更提供了雙重保護(hù)，防止馬達(dá)進(jìn)水和漏電油。

◆研磨腔上端連接處使用特制橡膠墊圈以降噪減震，使用雙圓錐滾子軸承能有效防震。

2.2固液分離裝置

固液分離裝置的濾網(wǎng)、機(jī)身采用優(yōu)質(zhì)304不銹鋼制造而成，螺桿采用進(jìn)口的尼龍材料，具有很好的耐腐耐磨等特點(diǎn)，是其他同類產(chǎn)品使用壽命2-3倍。采用立式螺桿擠壓方法，使渣水混合物在進(jìn)料和螺桿擠壓作用下將水分濾出，使固體垃圾減量達(dá)到80%。同時(shí)根據(jù)調(diào)整螺桿的壓縮比，固體顆粒物的含水率可以低至60%。

固液分離機(jī)具有以下特點(diǎn)：

◆連續(xù)生產(chǎn)，處理能力大。

◆脫水效果好，固體垃圾含水率較低。

◆低能耗，低成本運(yùn)行。

◆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)，適用范圍廣。

◆可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)出料含水率，可保長期穩(wěn)定運(yùn)行。

◆全自動(dòng)運(yùn)行，操作維護(hù)簡便。

2.3油水分離機(jī)

油水分離裝置位于濾網(wǎng)正下方，采用波紋板聚結(jié)油水分離方式，選用表面具有親油疏水性質(zhì)的新型波紋板材，當(dāng)含油廢水通過聚結(jié)板堆時(shí)，一方面由于板材料親油而不粘油，不僅有利于細(xì)微油珠的聚結(jié)增大，而且水可依靠重力下滑，板堆間隙不易堵塞，無需經(jīng)常反洗。另一方面，由于波紋板的特殊結(jié)構(gòu)使其具有比平板大得多的聚結(jié)表面積，并提供了流體在上面來回流動(dòng)的曲折通道，使分散油珠產(chǎn)生最大程度的聚結(jié)。

油水分離的特點(diǎn)：

◆采用純物理分離技術(shù)，不添加任何藥劑，無化學(xué)污染，能耗低。

◆對(duì)乳化的油能起到快速分離作用，加快處理速度，含油廢水處理量4t/h。

◆油水分離機(jī)底層設(shè)置有儲(chǔ)油箱,配有液位計(jì)。

◆污水中的動(dòng)植物油脂、石油類、SS等雜物去除率可達(dá)到95%以上。

2.4水循環(huán)及過濾系統(tǒng)

水循環(huán)及過濾系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)見圖3，采用水箱分層設(shè)計(jì)，有效阻隔顆粒物進(jìn)入過濾器；當(dāng)水箱里的水到達(dá)浮球的限定開關(guān)時(shí)，水泵開始工作，將過濾后的水重新進(jìn)入破碎腔，同時(shí)自來水閥自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)水箱里的水到達(dá)浮球的下限時(shí)，自來水水閥重新開啟，使水泵不會(huì)空轉(zhuǎn)，水箱配有溢水口，防止水回流至固液分離機(jī)和油水分離機(jī)，防止二次污染的同時(shí)，通過水的循環(huán)利用，做到節(jié)省用水。

圖3　水循環(huán)及過濾系統(tǒng)

2.5清洗裝置

清洗裝置位于破碎腔入口及固液分離裝置中。主要包括水管及水閥，用于對(duì)入料口、破碎腔和固液分離濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。由于餐廚垃圾易腐爛易變質(zhì)，每次處理完后，采用噴淋的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗。

2.6自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制部分用于實(shí)現(xiàn)對(duì)處理設(shè)備的開啟、關(guān)閉，通過程序控制實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的破碎、油水分離、固液分離、出料、清洗等功能，并對(duì)工作情況進(jìn)行操作和控制。設(shè)備由可編程控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，其電源、CPU、輸入輸出一體化，可搭配豐富的擴(kuò)展模塊，性能可靠，在工業(yè)控制中已廣泛使用，且此可編程控制器編程簡單，可降低維護(hù)人員的工作難度。圖4為部分電控原理圖

圖4　電氣控制圖

3　結(jié)束語

該設(shè)備是集自動(dòng)化、小型化、低能耗等功能于一體，是餐廚垃圾處理設(shè)備未來的發(fā)展趨勢(shì)。餐廚垃圾經(jīng)過處理后，脫去餐廚垃圾中的大部分油分、水分和鹽分，保留餐廚垃圾中的養(yǎng)分，減少垃圾固體部分造成的土壤鹽堿化，垃圾就地減量非常明顯，大大降低了運(yùn)輸成本；經(jīng)過油水分離機(jī)可以回收餐廚垃圾95%的油脂，顯著提高堆肥、生物降解的效率。水循環(huán)系統(tǒng)使油水分離溢出的水通過水箱沉淀過濾重新進(jìn)入破碎腔，處理過程中水能循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)水功能，使設(shè)備處理用水量＜0.6m3/h。因此對(duì)環(huán)境保護(hù)、垃圾資源化、城市生活環(huán)境都有很大的積極作用。

設(shè)備已經(jīng)成功試制并參加了2015年8月份在廣州舉行的環(huán)保裝備展，展會(huì)上受到各方的廣泛關(guān)注與好評(píng)，設(shè)備樣機(jī)見圖5。設(shè)備推出市場后，希望能為公司進(jìn)入環(huán)保領(lǐng)域起到一定推動(dòng)作用。

圖5　餐廚垃圾處理機(jī)

[1]劉玉德，繩以健，石文天，藍(lán)俞靜，劉洋. 餐廚垃圾處理設(shè)備研究[J]. 北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，第29卷第6期.

[2] 孫毅．《三菱FX/Q系列PLC應(yīng)用技術(shù)》．人民郵電社出版社，2006年．

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.03.004

羅文苑（1983--），女，助理工程師，機(jī)電一體化。劉 鵬（1982--），男，工程師，環(huán)保工程。徐 超（1979--），男，工程師，環(huán)保工程。

（2016-3-30）