陳 艷 毛繹如

(1.浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.杭州市長(zhǎng)壽橋小學(xué)六(7)班，浙江 杭州 310003)

1 家庭餐廚垃圾的情況

1.1 高含水量、高有機(jī)質(zhì)含量

家庭餐廚垃圾具有高含水量、高有機(jī)質(zhì)含量的特征。餐廚垃圾的含水率一般在70%～80%，收集、運(yùn)輸和處理都帶來(lái)很大的難度。垃圾滲水對(duì)地表水和地下水也造成污染。有機(jī)質(zhì)含量高，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素含量較高，易腐敗，但是作為肥料的再利用價(jià)值高。

1.2 以減量和資源化為目標(biāo)

家庭餐廚垃圾平均占生活垃圾的60%以上，收集、運(yùn)輸、處理的量都不小，因此在源頭進(jìn)行垃圾處理，第一要達(dá)成的目標(biāo)是減量，減少家庭餐廚垃圾的排出量。第二是資源化，因?yàn)椴蛷N垃圾含有大量的有機(jī)質(zhì)，經(jīng)過(guò)處理可以作為家庭園藝的有機(jī)肥料使用，最終也達(dá)到減量的目的。

2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有餐廚垃圾處理的情況

2.1 填埋

我國(guó)餐廚垃圾量大，收集、運(yùn)輸途中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。填埋占據(jù)容積量大，而且垃圾滲水對(duì)地表水和地下水也造成污染。

2.2 機(jī)械研磨性處理

目前我國(guó)偶爾可見(jiàn)的餐廚垃圾處理器都是進(jìn)口大型處理設(shè)備，適用于食堂、大型餐廳等。

大型餐廚垃圾處理器，主要是機(jī)械研磨性。通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的刀片將各種餐廚垃圾切碎成微小顆粒，再?zèng)_入下水道，這種垃圾處理器在國(guó)外有相當(dāng)?shù)钠占奥?，但不適宜在我國(guó)大規(guī)模地普及，其理由是：

(1)將餐廚垃圾的顆粒排入下水系統(tǒng)后，容易加重污水的污染程度，有時(shí)還會(huì)引起下水管網(wǎng)的堵塞，也增加了城市市政污水處理廠的壓力。

(2)我國(guó)人民的餐飲習(xí)慣，餐廚垃圾中的油脂含量相對(duì)較高，尤其當(dāng)動(dòng)物脂肪在低溫下就會(huì)在排水管道內(nèi)凝結(jié)成塊，日積月累容易造成管道堵塞，并且很難清理，使得城市的排水能力大大降低。

(3)我國(guó)的餐飲由于許多城市雨水和污水管還未完全分離，使用這種方法會(huì)造成對(duì)自然水體的污染。

3 家用生化型餐廚垃圾處理器的總體設(shè)計(jì)

圖1 處理技術(shù)工藝流程圖

3.1 預(yù)處理

首先進(jìn)行粉碎等預(yù)處理。粉碎后的垃圾可進(jìn)行固液分離。餐廚垃圾在經(jīng)過(guò)了分選、粉碎后仍然含有一些顆粒較小，但是在厭氧反應(yīng)器中不能夠被降解掉的固體物質(zhì)，如細(xì)砂等。這些固體物質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)器后通過(guò)內(nèi)部攪拌，會(huì)磨損反應(yīng)器和攪拌器，降低設(shè)備使用壽命。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，還會(huì)在反應(yīng)器底部形成堆積，降低反應(yīng)器的有效使用體積。通過(guò)固液分離可使得這部分固體物質(zhì)從垃圾中分離出去，只剩下可降解物質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)器，從而提高厭氧發(fā)酵罐的工作效率，保證產(chǎn)氣穩(wěn)定，進(jìn)而保證整個(gè)厭氧裝置的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 微生物生化處理

微生物處理是該種處理技術(shù)的核心技術(shù)，微生物處理技術(shù)微生物菌的發(fā)酵原理是以餐廚垃圾作為培養(yǎng)基(調(diào)整碳氮比為25：1)、按照一定比例投入復(fù)合菌種，在一定的PH值、發(fā)酵溫度、含水率的條件下，進(jìn)行短時(shí)間的好氧發(fā)酵，促進(jìn)微生物菌分裂增殖速度達(dá)到對(duì)數(shù)級(jí)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化蛋白的作用，降低含水率，使微生物菌在此時(shí)生成芽孢體，進(jìn)入休眠狀態(tài)，能夠很好地保存產(chǎn)物。

微生物菌種個(gè)數(shù)達(dá)到108cfu/g以上，微生物處理技術(shù)選取自然界具有新陳代謝活力、增殖、作用能力強(qiáng)的天然復(fù)合微生物菌種，包括芽胞菌、放線菌、乳酸菌、酵母菌等十幾種菌種，以一定的比例加入發(fā)酵，復(fù)合菌協(xié)同作用，增速繁殖，保證了發(fā)酵產(chǎn)品中的菌數(shù)。原料經(jīng)過(guò)微生物的生長(zhǎng)代謝已經(jīng)發(fā)生了分解轉(zhuǎn)化，故不存在蛋白同源性問(wèn)題。應(yīng)將大分子蛋白位點(diǎn)經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵全部轉(zhuǎn)變小分子蛋白位點(diǎn)，即全部轉(zhuǎn)變成為小分子蛋白和小肽等更容易被吸收的蛋白，而不再是原來(lái)的動(dòng)物源性蛋白和植物源性蛋白。

為保證標(biāo)準(zhǔn)化操作，進(jìn)入生化處理設(shè)備中的餐廚垃圾首先需要加入調(diào)整材調(diào)節(jié)其含水率，再配以一定比例的微生物原菌后，一般要經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的發(fā)酵及干燥，經(jīng)干燥冷卻后的物料含水率≤13%以下。經(jīng)滅菌和穩(wěn)定熟化后的物料，通過(guò)出料口排入密封的皮帶輸送機(jī)中，然后輸送至后處理。

3.3 后處理

后處理由斗式提升機(jī)、半成品倉(cāng)、成品倉(cāng)以及分級(jí)篩、均混設(shè)備和自動(dòng)計(jì)量設(shè)備組成。

熟化物料經(jīng)帶式輸送機(jī)和斗式提升機(jī)進(jìn)入半成品倉(cāng)，經(jīng)初步篩選去除木塊、塑料等物質(zhì)后，通過(guò)磁選截留篩下物內(nèi)的鐵質(zhì)金屬后進(jìn)入成品倉(cāng)，并完成裝袋。篩上物則無(wú)利用價(jià)值，直接送去填埋。

4 家用型餐廚垃圾處理器的優(yōu)點(diǎn)

4.1 一次發(fā)酵堆肥，環(huán)保又實(shí)現(xiàn)了資源再利用

本項(xiàng)目中，餐廚垃圾通過(guò)微生化分解發(fā)酵堆肥，經(jīng)過(guò)機(jī)器出來(lái)的物質(zhì)，可以直接作為家庭園藝的有機(jī)肥料，形成了良好的資源循環(huán)再利用。大處理量，一次可處理10L以下食物垃圾，操作簡(jiǎn)單，使用方便，帶自動(dòng)清洗系統(tǒng)；大漏斗，減少倒運(yùn)次數(shù)。低噪音，振動(dòng)小。

4.2 耗電量小

以普通家庭為例，如平均每日產(chǎn)生固體性餐廚垃圾5kg，處理10kg餐廚垃圾約用時(shí)10min，耗電約0.25度，每月30天計(jì)，用電量約為0.25×30=7.5度。本項(xiàng)目中，垃圾分解過(guò)程借助了微生化的作用，相比較其他原理的處理器，例如干燥式廚余垃圾處理器，要省電。自帶過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)電機(jī)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。

4.3 除臭功能

生化型垃圾處理器因?yàn)橛歇?dú)特的發(fā)酵過(guò)程，必定會(huì)產(chǎn)生臭味，因此配置了除臭功能。在餐廚垃圾里放入活性炭等碎片，在排氣口通過(guò)白銀催化劑來(lái)除臭。

4.4 體積合適，適宜家用

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的處理器采用不銹鋼整體拉砂面板，高檔大方。擬安裝在廚房，可以在水槽下方，也可以單獨(dú)放置。

5 總結(jié)

本項(xiàng)目所研究的家用生化型餐廚垃圾處理器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括斜齒圓柱齒輪磨輥粉碎、餐廚垃圾脫水和壓縮、菌劑噴淋、攪拌發(fā)酵、出料等，結(jié)構(gòu)緊湊合理，創(chuàng)新性高。針對(duì)城市餐廚和果蔬類(lèi)生物質(zhì)垃圾特點(diǎn)，進(jìn)行機(jī)械與人工輔助分選結(jié)合的垃圾破袋和分選裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，合理設(shè)計(jì)動(dòng)靜刀具的形狀、徑向間隙等，實(shí)現(xiàn)高效破袋分選過(guò)程的低能耗。針對(duì)餐廚和果蔬類(lèi)生物質(zhì)垃圾多組分、多物性、形狀體積各異的特點(diǎn)，在現(xiàn)有多功能雙軸螺旋垃圾給料技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，研制物料低速破碎、中速均質(zhì)、高速漿化、離心及篩分除雜的一體化預(yù)處理技術(shù)與設(shè)備，功率消耗低、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。研究加熱脫油和沉淀及油水離心分離方法，對(duì)油脂分離回收工藝各環(huán)節(jié)的設(shè)備與運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理匹配、選型、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、高效、低耗運(yùn)行。研究預(yù)處理過(guò)程物料的優(yōu)化輸送技術(shù)和精確控制方法，保證高固體厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定連續(xù)高效運(yùn)行。研究生物質(zhì)垃圾預(yù)處理過(guò)程除臭關(guān)鍵技術(shù)，采用物理、生物相結(jié)合的除臭控制方法，提出合理除臭方法和工藝，減少系統(tǒng)的臭氣排放，保護(hù)作業(yè)環(huán)境。設(shè)備可以在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的減量化處理，過(guò)程無(wú)污染，無(wú)氣味釋放，產(chǎn)物環(huán)保，可以作為家庭園藝的化肥使用，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新性高。