□ 劉家平 劉勝芳 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

利用物理方法對餐廚垃圾分類處理研究

□ 劉家平 劉勝芳 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

飯店、賓館、學(xué)校食堂等每天都會產(chǎn)生大量的餐廚垃圾，分析其組成成分和特點，研究了一種利用物理方法處理餐廚垃圾的工藝流程，設(shè)計了實現(xiàn)餐廚垃圾單元化處理設(shè)備，可完成餐廚垃圾的物料粉碎、固液分離、油水分離、烘干收集，實現(xiàn)餐廚垃圾的無害排放和資源重復(fù)利用。

餐廚垃圾；單元處理

餐廚垃圾指飯店、賓館、單位食堂等部門產(chǎn)生的食品廢料、食物殘渣等。餐廚垃圾成分以淀粉、蛋白質(zhì)、動物脂肪為主，是廢棄的食用油、水、蔬菜、米、面、肉、骨頭、木質(zhì)餐具和紙巾等混合物，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和易腐敗變質(zhì)的特點，若不及時進行有效的處理，不僅污染周圍環(huán)境，而且也會造成一定的資源浪費[1]。因此，對餐廚垃圾有效處理和利用，具有十分重大的意義。本文在分析餐廚垃圾成分的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套利用物理方法、單元處理餐廚垃圾的工藝流程及設(shè)備，該設(shè)備可以在餐后1 h內(nèi)及時處理餐廚垃圾，解決了餐廚垃圾在處理過程中時間過長、分類、運輸、存貯困難等問題。

1 餐廚垃圾處理工藝

1.1 餐廚垃圾的成分

餐廚垃圾中，水分80%、干物料20%，干物料中蛋白質(zhì)、脂肪、纖維占60%[2]。對餐廚垃圾的適當(dāng)處理，能得到可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

1.2 餐廚垃圾處理工藝流程

利用物理方法處理餐廚垃圾的工藝流程：餐廚垃圾—機械粉碎—固液分離—固體加熱、烘干、收集；液體油水分離，收集油質(zhì)、排放水分。

1.3 餐廚垃圾處理工藝流程說明

1.3.1 物料粉碎

餐廚垃圾中存在有大塊物質(zhì)如骨頭、木質(zhì)餐具等，會影響物料的轉(zhuǎn)送，影響固液分離設(shè)備的運行、加熱、烘干和收集的效果。為了提高設(shè)備對餐廚垃圾的處理效果，需要先將餐廚垃圾機械粉碎，增加餐廚物料在設(shè)備處理過程中的機械通過性，提高對固體物料加熱、烘干、收集的效果和效率。

1.3.2 固液分離

餐廚垃圾中的水分含量占垃圾總量的80%以上，是餐廚垃圾很快發(fā)酵產(chǎn)生細菌和異味的主要誘因之一，因此，餐廚垃圾需要固液分離。本設(shè)備選用機械離心分離方法，可以分離餐廚垃圾中的95%以上水分，是餐廚垃圾處理設(shè)備的重要單元。離心法固液分離技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟、穩(wěn)定、可靠，有效保障餐廚垃圾處理設(shè)備的正常運行。

1.3.3 固體烘干處理

經(jīng)固液分離后的固體物料中仍有一定水分，不利于固體物料的保存。在此增加機械攪拌、電磁加熱烘干單元，減少固體物料中含水量，達到易于保存的要求，烘干后的固體餐廚物料方便集中保存，用于生產(chǎn)動物飼料。

1.3.4 油水分離

利用油水不同的物理特性，設(shè)置油水分離池單元。分離后的水可以直接排入下水管道，分離后的油脂由機械泵抽取到存貯容器中，用于生產(chǎn)生物柴油。

2 餐廚垃圾處理設(shè)備

按照餐廚垃圾處理的工藝流程，為保證餐廚垃圾的處理的連續(xù)性，本設(shè)備將各處理單元串接在一起，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。設(shè)備組成主要由送料斗、物料粉碎裝置、固液分離裝置、熱風(fēng)烘干裝置、儲料箱、油水分離裝置、排水口、油泵、儲油箱和智能控制系統(tǒng)等部分。

2.1 送料斗

送料斗位于設(shè)備上方，方便將待處理的餐廚垃圾輸送到物料粉碎處理容器中，結(jié)構(gòu)包括料斗、料斗蓋和過慮網(wǎng)。過慮網(wǎng)是過慮在餐廚垃圾中可能有特大型骨頭和木質(zhì)餐具等雜質(zhì)，防止進入設(shè)備中對設(shè)備工作造成影響。料斗蓋用于隔開內(nèi)部空間與外部空間，防止處理容器內(nèi)的異味外泄。

2.2 粉碎單元

粉碎單元位于送料斗的下部，用于將大塊的餐廚垃圾粉碎。為了使大塊的餐廚垃圾順利進入到粉碎部件，宜采用對輥結(jié)構(gòu)，輥子表面可以具有斜紋或齒形形狀。當(dāng)餐廚垃圾通過時，在輥子的作用下，大塊的餐廚垃圾（如大塊的骨頭等）被壓碎，并在重力作用下進入固液分離單元。

2.3 固液分離單元

固液分離單元位于粉碎裝置下方水平放置，采用機械離心原理，由電機、螺旋推進板、過慮內(nèi)筒和承接液體的固定外筒組成。當(dāng)電機工作時，帶動螺旋推進板旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下實現(xiàn)固液分離，在螺旋推進板作用下，固體物料從一端移動到另一端，進入熱風(fēng)烘干單元。2.4 熱風(fēng)烘干單元

熱風(fēng)烘干單元采用熱風(fēng)機供熱，由熱風(fēng)機、烘干筒和帶螺旋板物料攪拌器組成，攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度控制在3～20 r／min，物料運動方向與熱風(fēng)方向相反，物料在攪拌器的作用下上下運動并與熱空氣充分接觸，保證對物料的充分加熱。設(shè)置濕度傳感器，檢測物料的濕度數(shù)據(jù)，通過控制系統(tǒng)對物料內(nèi)部的溫度和濕度自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)物料中含水量達到易于保存的要求。

2.5 儲料單元

儲料單元位于設(shè)備的底部，用于收集來自熱風(fēng)烘干單元的干燥物料，采用可拆式連接，方便對物料的收集和清理。

2.6 油液分離單元

油液分離單元位于設(shè)備的底部，與儲料箱對齊，承接固液分離的液體，液體中的主要成份為水和油脂，利用油、水比重差別較大的物理原理，實現(xiàn)油水分離。油脂部分飄浮在上面由抽油泵吸入位于設(shè)備上部的儲油箱中，分離的水中雜質(zhì)可直接排出。

2.7 智能控制單元

智能控制單元由控制按鈕和控制系統(tǒng)組成，控制面板包括開機、關(guān)機和急停等基本操作按鈕和各功能單元工作狀態(tài)的顯示及調(diào)節(jié)按鈕。各功能單元由各類不同功能的傳感器收集信息，采用PLC智能控制，主要監(jiān)控粉碎單元的電機工作轉(zhuǎn)速和扭矩、固液分離單元螺旋推進機構(gòu)電機的轉(zhuǎn)速和扭矩、熱風(fēng)烘干單元的溫度和物料推進速度及油液分離單元抽油泵對油脂吸納的情況。PLC負責(zé)匹配各單元之間的相對運動關(guān)系，實現(xiàn)物料在整個處理過程中流暢。

圖1 餐廚垃圾單元處理設(shè)備示意圖

3 實驗分析

通過設(shè)備實驗，檢測餐廚垃圾處理后的固、油、水，實現(xiàn)了固體物料的粉碎、烘干、收集，油脂部分的集中收集和費水的無害化排放。

4 結(jié)論

通過物理方法對餐廚垃圾分類處理研究，設(shè)計了餐廚垃圾單元化處理設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)小、進出料操作簡單等特點，可促進餐廚垃圾的固體物料與油脂、水分的分離。固體物料經(jīng)粉碎、烘干、收集，有利于保存，還可用作生物飼料；收集的油脂可用于生產(chǎn)生物柴油；分離的水分實現(xiàn)了無污染排放達，達到了對餐廚垃圾的無害化處理要求。

該設(shè)備不僅適用于各類飯店、賓館、單位食堂等部門產(chǎn)生的食品廢料、食物殘渣處理，更適用于長期在海洋作業(yè)的輪船上對食品廢料和食物殘渣的處理，也同樣適用于長期在野外環(huán)境下考查、施工的職工食堂對食品廢料、食物殘渣處理。

[1]王向會,李廣魏,孟虹,等.國內(nèi)外餐廚垃圾處理狀況概述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,13(2):41-43.

[2]袁玉玉,曹先艷,牛冬杰,等.餐廚垃圾特性及處理技術(shù)[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2008,16(2):43-48.

劉家平（1965—）男，河南南陽人，本科，副院長，副教授。研究方向：農(nóng)業(yè)機械、機構(gòu)設(shè)計、工程制圖及計算機繪圖。