新型餐厨垃圾处理设备研制与结构分析

王金帅 郭鹏宁 常皓 李方琰

摘要：在餐厨垃圾的产生量日益增加的背景下，餐厨垃圾处理设备逐渐走进大众视野。但廚余垃圾的终端处理需要新的技术路线，因此对餐厨垃圾进行减容处理以减少垃圾的体积并对处理物进行油水分离成为了目前餐厨垃圾处理设备的研究方向之一。

关键词：餐厨垃圾处理设备、减容处理、油水分离、微生物处理、学科交叉

1厨余垃圾产生量增加，处理设备需求明显

厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。[1]随着经济的发展及人民生活水平的提高，厨余垃圾的产生量呈现出逐年快速增长态势。大量的厨余垃圾，给人们的生活环境及身体健康带来严重影响，我国政府对垃圾处理问题高度重视，餐厨垃圾处理设备的研制势在必行。

目前餐厨垃圾处理设备的垃圾减容效果与油水分离功能成为了越来越多餐厨垃圾处理人员的选择标准。餐厨垃圾处理设备需要具备油水分离功能，以便于对油和水进行分离后的二次利用;同时需要具备良好的减容效果，以提高垃圾的运输效率、降低运输成本。

2餐厨垃圾处理设备的研制与结构组成分析

此新型餐厨垃圾处理设备属于餐厨垃圾处理领域，包括机架、粉碎装置、电机、干湿分离装置和热风搅拌装置。粉碎装置、干湿分离装置、电机由上至下依次固定在机架上，热风搅拌装置则置于干湿分离装置的出料口处。通过热风搅拌装置将粉状微生物制剂与较为干燥的餐厨垃圾进行混合搅拌，以对餐厨垃圾进行发酵处理。与传统的餐厨垃圾处理设备相比，此设备可起到良好的减容和油水分离效果，并能融合菌种对餐厨垃圾进行微生物处理。

2.1粉碎装置

粉碎装置由粉碎部分、链轮及链条、电动机、整体支架、出料口（干湿分离装置的入口）、入料口构成。其中电机额定功率为3千瓦。电机通过链条带动粉碎装置的链轮转动，从而带动主动轴旋转，主动轴末端的齿轮和从动轴末端齿轮齿数和模数相同并且相互啮合，主动轴的转动可以带动从动轴相向同转速旋转。主动轴和从动轴上装有若干个刀盘和刀盘隔环，主动轴的装配形式是1个刀盘1个刀盘隔环，依次装配若干个;从动轴的装配形式是1个刀盘隔环1个刀盘，依次装配若干个（和主动轴装配数量相同）。主动轴和从动轴平行装配在箱体轴承座上，两根轴上的刀盘和刀盘隔环交错排列，因为主动轴和从动轴同转速相向旋转，所以两根轴上的刀盘进行剪切运动，将物料进行粉碎。

餐厨垃圾经自动化传输带进入粉碎装置入口，电机驱动链轮转动带动刀盘组转动，对餐厨垃圾进行切割粉碎，得到的垃圾粉泥从齿轮碾子下方的出料口掉出。最终可得到大小小于10mm的颗粒，温升较少，可以避免过早发酵产生气味。

2.2干湿分离装置

干湿分离装置由进料口、螺旋挤压杆、过滤筛网、出料前端锥形挡块、出水油口、电动机、减速器及其连接链条、整体支架。其中电机以380V三相电驱动，额定功率为5.5千瓦，工作量每小时2方左右，过滤筛网采用不锈钢楔形网状制造，不宜堵塞、易冲洗、耐腐蚀。

经粉碎装置切割粉碎后的粉泥通过传输管道，依靠重力进入干湿分离装置，电机通过减速器带动螺旋挤压杆转动，将进入入料口的粉泥带动向出料口方向移动，在移动过程中多余水、油通过过滤筛网经出水油口进入水油分离器，到达出料挡板的物料在螺旋轴向力和挡板阻力的作用下挤出物料中由于吸收作用而含有的水分和油分，并通过过滤网筛使其通过出水油口进入水油分离器，而出料口处挤出较为干燥的物料则经过输料槽进入热风搅拌除湿装置。

2.3油水分离装置

油水分离装置由上进水口、滤渣篮、过滤池、过滤拦截板、出油阀、排水口组成，经过干湿分离器排出的水、油以及一些细小杂物通过上进水口进入滤渣篮，过滤掉杂物，水油进入过滤池，利用油密度小于水密度原理，自然上浮分离水油，油被过滤拦截板隔离在箱体内，污水经挡板底部出水口通过管道排入下水道，箱体内油经出油阀排出后另行处理。

2.4热风搅拌除湿装置

热风搅拌除湿装置由入料口、微生物制剂输送口、出料口、搅拌仓、吹风热机、电机、带轮组成。其中电机以380V三相电驱动，额定功率为3千瓦。

经干湿分离装置处理得到的较为干燥的物料经过输料槽进入装置入料口，并将粉状微生物制剂通过制剂输送口加入到仓内，电机带动带轮转动，通过滚轮与搅拌仓表面摩擦作用使仓体转动，达到搅拌物料和物料与生物制剂均匀化的目的。在搅拌仓不断转动的过程中，吹风热机向仓内根据实际需要间歇性吹热风，将仓内的水汽根据热对流原理带出，达到干燥的效果，并且可以为加入仓内的微生物制剂提供适宜的温度环境以保证其生物活性，进而保证发酵干燥的高效性。经过适当时间处理后，通过反转电机使仓体反转将干燥的有机质堆肥通过出料口排出。

2.5注水清洗装置

注水清洗装置由注水管道、高压喷头组成。其中搅碎装置和干湿分离装置长期工作在湿度较高的环境下，为了避免其被腐蚀、提高设备寿命周期，本餐厨垃圾处理设备特地增添注水清洗装置，根据工作需要在特定时间由被plc控制的注水清洗装置对粉碎装置和干湿分离装置进行清洗。

2.6生物高效反应条件优化与智能控制

物料的生物酵解核心是适宜的物质与环境条件所控制的微生物活动，伴随着电子转移的物质转化过程最终形成高腐殖质稳定腐熟有机肥料。物料成分的不同对应菌群差异，各菌群在物料的反应过程对于温度、含氧量等因素有严格的要求，为使生物菌群达到高效的工作状态，需要智能化的环境控制体系，能够快速响应，配合生物菌的发酵过程，达到充分发酵，同时充分发酵对于真空干燥过程有积极影响，能够减少真空干燥时间，使得处理效率最高。

3 结语

此设备是一款高效新颖的自动化控制类综合性餐厨垃圾处理设备，通过物理粉碎、挤压分离、注水清洗、热风搅拌、微生物处理等一系列过程，最终实现油水分离、形成高腐殖质稳定腐熟有机肥料。利用学科交叉优势，将机械、控制和生物发酵过程有机结合起来，达到餐厨垃圾的无害化处理和产物的有效利用，可作为针对目前我国餐厨垃圾产生量日益增加、餐厨垃圾难以减量化处理、高效利用问题的解决方式之一。

参考文献

[1]中国环境科学学会.《城市生活垃圾处理知识问答》.北京：中国环境科学出版社，2012