王金帥 郭鵬寧 常皓 李方琰

摘要：在餐廚垃圾的產(chǎn)生量日益增加的背景下，餐廚垃圾處理設(shè)備逐漸走進(jìn)大眾視野。但廚余垃圾的終端處理需要新的技術(shù)路線，因此對餐廚垃圾進(jìn)行減容處理以減少垃圾的體積并對處理物進(jìn)行油水分離成為了目前餐廚垃圾處理設(shè)備的研究方向之一。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾處理設(shè)備、減容處理、油水分離、微生物處理、學(xué)科交叉

1廚余垃圾產(chǎn)生量增加，處理設(shè)備需求明顯

廚余垃圾是指居民日常生活及食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的垃圾，包括丟棄不用的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣、骨頭等，其主要來源為家庭廚房、餐廳、飯店、食堂、市場及其他與食品加工有關(guān)的行業(yè)。[1]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的提高，廚余垃圾的產(chǎn)生量呈現(xiàn)出逐年快速增長態(tài)勢。大量的廚余垃圾，給人們的生活環(huán)境及身體健康帶來嚴(yán)重影響，我國政府對垃圾處理問題高度重視，餐廚垃圾處理設(shè)備的研制勢在必行。

目前餐廚垃圾處理設(shè)備的垃圾減容效果與油水分離功能成為了越來越多餐廚垃圾處理人員的選擇標(biāo)準(zhǔn)。餐廚垃圾處理設(shè)備需要具備油水分離功能，以便于對油和水進(jìn)行分離后的二次利用;同時(shí)需要具備良好的減容效果，以提高垃圾的運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本。

2餐廚垃圾處理設(shè)備的研制與結(jié)構(gòu)組成分析

此新型餐廚垃圾處理設(shè)備屬于餐廚垃圾處理領(lǐng)域，包括機(jī)架、粉碎裝置、電機(jī)、干濕分離裝置和熱風(fēng)攪拌裝置。粉碎裝置、干濕分離裝置、電機(jī)由上至下依次固定在機(jī)架上，熱風(fēng)攪拌裝置則置于干濕分離裝置的出料口處。通過熱風(fēng)攪拌裝置將粉狀微生物制劑與較為干燥的餐廚垃圾進(jìn)行混合攪拌，以對餐廚垃圾進(jìn)行發(fā)酵處理。與傳統(tǒng)的餐廚垃圾處理設(shè)備相比，此設(shè)備可起到良好的減容和油水分離效果，并能融合菌種對餐廚垃圾進(jìn)行微生物處理。

2.1粉碎裝置

粉碎裝置由粉碎部分、鏈輪及鏈條、電動(dòng)機(jī)、整體支架、出料口（干濕分離裝置的入口）、入料口構(gòu)成。其中電機(jī)額定功率為3千瓦。電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)粉碎裝置的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)軸末端的齒輪和從動(dòng)軸末端齒輪齒數(shù)和模數(shù)相同并且相互嚙合，主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)從動(dòng)軸相向同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上裝有若干個(gè)刀盤和刀盤隔環(huán)，主動(dòng)軸的裝配形式是1個(gè)刀盤1個(gè)刀盤隔環(huán)，依次裝配若干個(gè);從動(dòng)軸的裝配形式是1個(gè)刀盤隔環(huán)1個(gè)刀盤，依次裝配若干個(gè)（和主動(dòng)軸裝配數(shù)量相同）。主動(dòng)軸和從動(dòng)軸平行裝配在箱體軸承座上，兩根軸上的刀盤和刀盤隔環(huán)交錯(cuò)排列，因?yàn)橹鲃?dòng)軸和從動(dòng)軸同轉(zhuǎn)速相向旋轉(zhuǎn)，所以兩根軸上的刀盤進(jìn)行剪切運(yùn)動(dòng)，將物料進(jìn)行粉碎。

餐廚垃圾經(jīng)自動(dòng)化傳輸帶進(jìn)入粉碎裝置入口，電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀盤組轉(zhuǎn)動(dòng)，對餐廚垃圾進(jìn)行切割粉碎，得到的垃圾粉泥從齒輪碾子下方的出料口掉出。最終可得到大小小于10mm的顆粒，溫升較少，可以避免過早發(fā)酵產(chǎn)生氣味。

2.2干濕分離裝置

干濕分離裝置由進(jìn)料口、螺旋擠壓桿、過濾篩網(wǎng)、出料前端錐形擋塊、出水油口、電動(dòng)機(jī)、減速器及其連接鏈條、整體支架。其中電機(jī)以380V三相電驅(qū)動(dòng)，額定功率為5.5千瓦，工作量每小時(shí)2方左右，過濾篩網(wǎng)采用不銹鋼楔形網(wǎng)狀制造，不宜堵塞、易沖洗、耐腐蝕。

經(jīng)粉碎裝置切割粉碎后的粉泥通過傳輸管道，依靠重力進(jìn)入干濕分離裝置，電機(jī)通過減速器帶動(dòng)螺旋擠壓桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將進(jìn)入入料口的粉泥帶動(dòng)向出料口方向移動(dòng)，在移動(dòng)過程中多余水、油通過過濾篩網(wǎng)經(jīng)出水油口進(jìn)入水油分離器，到達(dá)出料擋板的物料在螺旋軸向力和擋板阻力的作用下擠出物料中由于吸收作用而含有的水分和油分，并通過過濾網(wǎng)篩使其通過出水油口進(jìn)入水油分離器，而出料口處擠出較為干燥的物料則經(jīng)過輸料槽進(jìn)入熱風(fēng)攪拌除濕裝置。

2.3油水分離裝置

油水分離裝置由上進(jìn)水口、濾渣籃、過濾池、過濾攔截板、出油閥、排水口組成，經(jīng)過干濕分離器排出的水、油以及一些細(xì)小雜物通過上進(jìn)水口進(jìn)入濾渣籃，過濾掉雜物，水油進(jìn)入過濾池，利用油密度小于水密度原理，自然上浮分離水油，油被過濾攔截板隔離在箱體內(nèi)，污水經(jīng)擋板底部出水口通過管道排入下水道，箱體內(nèi)油經(jīng)出油閥排出后另行處理。

2.4熱風(fēng)攪拌除濕裝置

熱風(fēng)攪拌除濕裝置由入料口、微生物制劑輸送口、出料口、攪拌倉、吹風(fēng)熱機(jī)、電機(jī)、帶輪組成。其中電機(jī)以380V三相電驅(qū)動(dòng)，額定功率為3千瓦。

經(jīng)干濕分離裝置處理得到的較為干燥的物料經(jīng)過輸料槽進(jìn)入裝置入料口，并將粉狀微生物制劑通過制劑輸送口加入到倉內(nèi)，電機(jī)帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾輪與攪拌倉表面摩擦作用使倉體轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到攪拌物料和物料與生物制劑均勻化的目的。在攪拌倉不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，吹風(fēng)熱機(jī)向倉內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要間歇性吹熱風(fēng)，將倉內(nèi)的水汽根據(jù)熱對流原理帶出，達(dá)到干燥的效果，并且可以為加入倉內(nèi)的微生物制劑提供適宜的溫度環(huán)境以保證其生物活性，進(jìn)而保證發(fā)酵干燥的高效性。經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間處理后，通過反轉(zhuǎn)電機(jī)使倉體反轉(zhuǎn)將干燥的有機(jī)質(zhì)堆肥通過出料口排出。

2.5注水清洗裝置

注水清洗裝置由注水管道、高壓噴頭組成。其中攪碎裝置和干濕分離裝置長期工作在濕度較高的環(huán)境下，為了避免其被腐蝕、提高設(shè)備壽命周期，本餐廚垃圾處理設(shè)備特地增添注水清洗裝置，根據(jù)工作需要在特定時(shí)間由被plc控制的注水清洗裝置對粉碎裝置和干濕分離裝置進(jìn)行清洗。

2.6生物高效反應(yīng)條件優(yōu)化與智能控制

物料的生物酵解核心是適宜的物質(zhì)與環(huán)境條件所控制的微生物活動(dòng)，伴隨著電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程最終形成高腐殖質(zhì)穩(wěn)定腐熟有機(jī)肥料。物料成分的不同對應(yīng)菌群差異，各菌群在物料的反應(yīng)過程對于溫度、含氧量等因素有嚴(yán)格的要求，為使生物菌群達(dá)到高效的工作狀態(tài)，需要智能化的環(huán)境控制體系，能夠快速響應(yīng)，配合生物菌的發(fā)酵過程，達(dá)到充分發(fā)酵，同時(shí)充分發(fā)酵對于真空干燥過程有積極影響，能夠減少真空干燥時(shí)間，使得處理效率最高。

3 結(jié)語

此設(shè)備是一款高效新穎的自動(dòng)化控制類綜合性餐廚垃圾處理設(shè)備，通過物理粉碎、擠壓分離、注水清洗、熱風(fēng)攪拌、微生物處理等一系列過程，最終實(shí)現(xiàn)油水分離、形成高腐殖質(zhì)穩(wěn)定腐熟有機(jī)肥料。利用學(xué)科交叉優(yōu)勢，將機(jī)械、控制和生物發(fā)酵過程有機(jī)結(jié)合起來，達(dá)到餐廚垃圾的無害化處理和產(chǎn)物的有效利用，可作為針對目前我國餐廚垃圾產(chǎn)生量日益增加、餐廚垃圾難以減量化處理、高效利用問題的解決方式之一。

參考文獻(xiàn)

[1]中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.《城市生活垃圾處理知識問答》.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012