盧彥哲 李思熠 李泱熠 胡杰沖 李 偉

（1.浙江工業(yè)大學(xué) 杭州 310014；2.飛龍家電集團(tuán)有限公司 慈溪 315300）

引言

隨著人們生活水平的提高，廚余垃圾的產(chǎn)生量也在不斷增加，而傳統(tǒng)的垃圾處理方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需求。智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備的研發(fā)投產(chǎn)，可以有效地解決廚余垃圾對(duì)環(huán)境的影響及處理問題，從而改善環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量。國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2020年12月餐飲收入4 950億元，增長(zhǎng)0.4 %。全年餐飲收入39 527億元，與此同時(shí)，廚余垃圾產(chǎn)量巨大，且保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，2023年中國網(wǎng)絡(luò)外賣用戶總數(shù)已經(jīng)超過6.5億，預(yù)計(jì)2023年中國網(wǎng)絡(luò)外賣用戶規(guī)模將達(dá)到8.7億，不僅人數(shù)增加，消費(fèi)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)外賣的認(rèn)可價(jià)值也越來越高，消費(fèi)者服務(wù)需求增加。

2023年1月11 日作者：靳晨曦、孫士強(qiáng)、盛維杰等在中國環(huán)境科學(xué)《中國廚余垃圾處理技術(shù)及資源化方案選擇》一文中也通過對(duì)8種廚余垃圾處理方式的回顧分析,得出廚余垃圾的資源化處理（飼料、昆蟲養(yǎng)殖、堆肥、轉(zhuǎn)化能源和高值化利用）是未來的發(fā)展趨勢(shì)，廢棄油脂煉制生物柴油+厭氧消化產(chǎn)甲烷+沼渣好氧堆肥的組合工藝可能是目前中國廚余垃圾合適的資源化處理工藝進(jìn)行了闡述。

本文所述的智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備是當(dāng)前較為智能的新型環(huán)保的廚房電器，目前市場(chǎng)上銷售的廚余垃圾處理設(shè)備在進(jìn)行工作時(shí)均需要時(shí)刻通入水流進(jìn)行沖洗，對(duì)水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，并且現(xiàn)有的廚余垃圾處理設(shè)備由于油脂容易凝固在葉輪上影響正常工作，因此大多廚余垃圾處理設(shè)備都是禁止倒入熱油，影響用戶的使用體驗(yàn)。

智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備的研究具有重要的意義，它可以有效地解決垃圾處理問題，減少垃圾污染，保護(hù)環(huán)境，改善城市環(huán)境，提高人們的生活質(zhì)量。此外，智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備的研究還可以為垃圾處理行業(yè)提供新的發(fā)展方向，為垃圾處理行業(yè)帶來新的商機(jī)。

1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備系統(tǒng)

1.1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備系統(tǒng)組成

智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備，能解決現(xiàn)有技術(shù)造成水資源浪費(fèi)的問題。該智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備包括水槽、切換單元、研磨單元和蓄水單元；研磨單元包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有用以進(jìn)行垃圾研磨的工作腔；蓄水單元包括蓄水箱和水泵；切換單元包括切換輪和固定塊，固定塊內(nèi)設(shè)有用以容納切換輪的切換槽，切換輪與固定塊轉(zhuǎn)動(dòng)連接，固定塊與水槽下端面固定連接；切換輪上端面沿圓周方向分別設(shè)有蓄水通孔、熱油通孔和研磨通孔，且蓄水通孔內(nèi)可拆卸的設(shè)有濾水框；固定塊上分別設(shè)有與蓄水箱的進(jìn)水口連通的蓄水流道、與污水管道連通的熱油流道和與工作腔連通的研磨流道。

切換輪內(nèi)還設(shè)有與蓄水通孔連通的第一流道和與熱油通孔連通的第二流道，切換輪旋轉(zhuǎn)至蓄水通孔與水槽的出口相對(duì)位置時(shí)，第一流道同時(shí)與蓄水流道連通，水槽內(nèi)液體可流入蓄水箱內(nèi)。當(dāng)切換輪旋轉(zhuǎn)至熱油通孔與出口相對(duì)位置時(shí)，第二流道同時(shí)與熱油流道連通，水槽內(nèi)液體可流入污水管道內(nèi)，切換輪旋轉(zhuǎn)至研磨通孔與出口相對(duì)位置時(shí)，水槽直接與研磨單元的工作腔連通。如圖1～5所示。

圖1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備系統(tǒng)

圖2 是圖1中A區(qū)域局部放大圖

圖3 切換單元處于研磨工位時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 切換單元處于蓄水工位時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 B-B向剖視圖

1.2 智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備系統(tǒng)工作原理

智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備采用電腦板IC自動(dòng)控制程序，當(dāng)廚余垃圾進(jìn)入智能環(huán)保廚房垃圾處理器的入口時(shí)，智能感光頭接收到信號(hào)，通知水泵開始進(jìn)水，進(jìn)水口與蓄水箱的出水口連通，水泵的出水口與工作腔連通，從而水泵將水輸送至工作腔，用以研磨單元工作時(shí)將蓄水箱內(nèi)儲(chǔ)存的液體輸送至工作腔內(nèi)。

同時(shí)，智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備切換工作單元，包括切換電機(jī)、第一同步輪和第二同步輪，切換電機(jī)輸出軸和第一同步輪固定連接，第二同步輪和切換輪固定連接且兩者同軸，第一同步輪和第二同步輪通過同步帶配合傳動(dòng)。不斷將廚余垃圾輸送至工作腔，經(jīng)過研磨單元研磨。

研磨單元包括切割電機(jī)，電機(jī)采用純銅漆包線交流電機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)速達(dá)2 000轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)在負(fù)載下工作時(shí)，轉(zhuǎn)數(shù)變化不大，而且噪音低，具有使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)板、多個(gè)葉輪、研磨環(huán)都采用SUS304不銹鋼材質(zhì)，固定刀片采用刀盤設(shè)計(jì)和超高溫的粉末治金不銹鋼材質(zhì)，使用時(shí)即安全、又可靠。且具有超強(qiáng)的耐腐蝕性、耐磨損性等諸多優(yōu)點(diǎn)。切割電機(jī)的輸出軸伸入工作腔內(nèi)與旋轉(zhuǎn)板固定連接，旋轉(zhuǎn)板上端面沿圓周方向固定連接有多個(gè)葉輪，旋轉(zhuǎn)板上設(shè)有多個(gè)用以食物殘?jiān)ㄟ^的旋轉(zhuǎn)通孔。研磨環(huán)和工作腔側(cè)壁固定連接，固定刀片位于旋轉(zhuǎn)板下方且和工作腔固定連接，固定刀片用以切割通過旋轉(zhuǎn)通孔的食物殘?jiān)?。殼體內(nèi)設(shè)有與水泵出口連通的環(huán)形槽，環(huán)形槽與工作腔間通過多條第三流道連通；第三流道用以使水泵輸送的液體沖洗旋轉(zhuǎn)板和研磨環(huán)表面。

切換輪與水槽間設(shè)有密封圈。切換輪與固定塊間設(shè)有密封圈。殼體與固定塊間設(shè)有密封圈。密封圈也是智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備一個(gè)非常重要的部件，它采用無毒硅膠材質(zhì)，柔韌性好，不易變形、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。此材質(zhì)能在（-40～230）℃的環(huán)境下正常工作，而且硅膠密封圈在工作后，只要用清水沖洗就非常干凈。它位于廚余垃圾處理設(shè)備進(jìn)口和廚余垃圾處理設(shè)備出口之間，可以有效阻止廚余垃圾溢出。

當(dāng)需要排放淘米水或洗菜水等可用于沖洗工作腔的廢水時(shí)，切換電機(jī)控制切換輪旋轉(zhuǎn)至蓄水通孔與水槽的出口相對(duì)位置，廢水將流入蓄水箱內(nèi)，智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備的電腦板IC自動(dòng)控制程序感應(yīng)不工作，當(dāng)廚余垃圾進(jìn)入智能環(huán)保廚房垃圾處理器的入口時(shí)，智能感光頭接收到信號(hào)，啟動(dòng)切換電機(jī)，控制切換輪旋轉(zhuǎn)至研磨通孔與水槽的出口相對(duì)位置，此時(shí)垃圾可從出口直接進(jìn)入工作腔內(nèi)進(jìn)行研磨，同時(shí)水泵將蓄水箱內(nèi)廢水輸送至環(huán)形槽內(nèi)，廢水沿每條第三流道沖出，廢水以一定壓力噴射在旋轉(zhuǎn)板和研磨環(huán)上，可以有效防止旋轉(zhuǎn)板和研磨環(huán)上垃圾殘留和堵塞的問題，同時(shí)廢水從上至下噴射在廚余垃圾表面，也能提高垃圾通過旋轉(zhuǎn)通孔的速度，進(jìn)而提高了研磨效率，并且避免了用自來水沖洗造成的水資源浪費(fèi)；同時(shí)為了防止長(zhǎng)條狀垃圾從旋轉(zhuǎn)通孔通過后堵塞管道，旋轉(zhuǎn)板下方設(shè)置的固定刀片刃口朝向應(yīng)與旋轉(zhuǎn)板的旋轉(zhuǎn)方向相反，保證固定刀片刃口對(duì)通過旋轉(zhuǎn)通孔的垃圾進(jìn)行切割；當(dāng)需要傾倒熱油等易影響研磨單元性能的廚余產(chǎn)物時(shí)，切換電機(jī)控制切換輪旋轉(zhuǎn)至熱油通孔與出口相對(duì)位置，即可將污水直接排放至污水管道內(nèi)。

2 結(jié)語

智能環(huán)保廚房垃圾處理設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：通過切換單元將日常產(chǎn)生的廢水收集在蓄水箱內(nèi)，在研磨單元工作時(shí)使用蓄水箱內(nèi)廢水對(duì)研磨單元工作腔進(jìn)行沖洗，極大避免了水資源的浪費(fèi)，且提高了研磨效率；切換單元通過切換電機(jī)控制切換輪旋轉(zhuǎn)，使得切換單元可快速在蓄水工位、排污工位和研磨工位間切換，效率高，且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了空間利用率。