智能环保厨房垃圾处理设备的研究

卢彦哲 李思熠 李泱熠 胡杰冲 李 伟

（1.浙江工业大学 杭州 310014；2.飞龙家电集团有限公司 慈溪 315300）

引言

随着人们生活水平的提高，厨余垃圾的产生量也在不断增加，而传统的垃圾处理方式已经不能满足当前的需求。智能环保厨房垃圾处理设备的研发投产，可以有效地解决厨余垃圾对环境的影响及处理问题，从而改善环境污染，保护环境，提高人们的生活质量。国家统计局数据，2020年12月餐饮收入4 950亿元，增长0.4 %。全年餐饮收入39 527亿元，与此同时，厨余垃圾产量巨大，且保持增长趋势。数据显示，2023年中国网络外卖用户总数已经超过6.5亿，预计2023年中国网络外卖用户规模将达到8.7亿，不仅人数增加，消费者对网络外卖的认可价值也越来越高，消费者服务需求增加。

2023年1月11 日作者：靳晨曦、孙士强、盛维杰等在中国环境科学《中国厨余垃圾处理技术及资源化方案选择》一文中也通过对8种厨余垃圾处理方式的回顾分析,得出厨余垃圾的资源化处理（饲料、昆虫养殖、堆肥、转化能源和高值化利用）是未来的发展趋势，废弃油脂炼制生物柴油+厌氧消化产甲烷+沼渣好氧堆肥的组合工艺可能是目前中国厨余垃圾合适的资源化处理工艺进行了阐述。

本文所述的智能环保厨房垃圾处理设备是当前较为智能的新型环保的厨房电器，目前市场上销售的厨余垃圾处理设备在进行工作时均需要时刻通入水流进行冲洗，对水资源的浪费现象严重，并且现有的厨余垃圾处理设备由于油脂容易凝固在叶轮上影响正常工作，因此大多厨余垃圾处理设备都是禁止倒入热油，影响用户的使用体验。

智能环保厨房垃圾处理设备的研究具有重要的意义，它可以有效地解决垃圾处理问题，减少垃圾污染，保护环境，改善城市环境，提高人们的生活质量。此外，智能环保厨房垃圾处理设备的研究还可以为垃圾处理行业提供新的发展方向，为垃圾处理行业带来新的商机。

1 智能环保厨房垃圾处理设备系统

1.1 智能环保厨房垃圾处理设备系统组成

智能环保厨房垃圾处理设备，能解决现有技术造成水资源浪费的问题。该智能环保厨房垃圾处理设备包括水槽、切换单元、研磨单元和蓄水单元；研磨单元包括壳体，壳体内设有用以进行垃圾研磨的工作腔；蓄水单元包括蓄水箱和水泵；切换单元包括切换轮和固定块，固定块内设有用以容纳切换轮的切换槽，切换轮与固定块转动连接，固定块与水槽下端面固定连接；切换轮上端面沿圆周方向分别设有蓄水通孔、热油通孔和研磨通孔，且蓄水通孔内可拆卸的设有滤水框；固定块上分别设有与蓄水箱的进水口连通的蓄水流道、与污水管道连通的热油流道和与工作腔连通的研磨流道。

切换轮内还设有与蓄水通孔连通的第一流道和与热油通孔连通的第二流道，切换轮旋转至蓄水通孔与水槽的出口相对位置时，第一流道同时与蓄水流道连通，水槽内液体可流入蓄水箱内。当切换轮旋转至热油通孔与出口相对位置时，第二流道同时与热油流道连通，水槽内液体可流入污水管道内，切换轮旋转至研磨通孔与出口相对位置时，水槽直接与研磨单元的工作腔连通。如图1～5所示。

图1 智能环保厨房垃圾处理设备系统

图2 是图1中A区域局部放大图

图3 切换单元处于研磨工位时内部结构示意图

图4 切换单元处于蓄水工位时内部结构示意图

图5 B-B向剖视图

1.2 智能环保厨房垃圾处理设备系统工作原理

智能环保厨房垃圾处理设备采用电脑板IC自动控制程序，当厨余垃圾进入智能环保厨房垃圾处理器的入口时，智能感光头接收到信号，通知水泵开始进水，进水口与蓄水箱的出水口连通，水泵的出水口与工作腔连通，从而水泵将水输送至工作腔，用以研磨单元工作时将蓄水箱内储存的液体输送至工作腔内。

同时，智能环保厨房垃圾处理设备切换工作单元，包括切换电机、第一同步轮和第二同步轮，切换电机输出轴和第一同步轮固定连接，第二同步轮和切换轮固定连接且两者同轴，第一同步轮和第二同步轮通过同步带配合传动。不断将厨余垃圾输送至工作腔，经过研磨单元研磨。

研磨单元包括切割电机，电机采用纯铜漆包线交流电机，每分钟转速达2 000转，当电机在负载下工作时，转数变化不大，而且噪音低，具有使用寿命长等特点。旋转板、多个叶轮、研磨环都采用SUS304不锈钢材质，固定刀片采用刀盘设计和超高温的粉末治金不锈钢材质，使用时即安全、又可靠。且具有超强的耐腐蚀性、耐磨损性等诸多优点。切割电机的输出轴伸入工作腔内与旋转板固定连接，旋转板上端面沿圆周方向固定连接有多个叶轮，旋转板上设有多个用以食物残渣通过的旋转通孔。研磨环和工作腔侧壁固定连接，固定刀片位于旋转板下方且和工作腔固定连接，固定刀片用以切割通过旋转通孔的食物残渣。壳体内设有与水泵出口连通的环形槽，环形槽与工作腔间通过多条第三流道连通；第三流道用以使水泵输送的液体冲洗旋转板和研磨环表面。

切换轮与水槽间设有密封圈。切换轮与固定块间设有密封圈。壳体与固定块间设有密封圈。密封圈也是智能环保厨房垃圾处理设备一个非常重要的部件，它采用无毒硅胶材质，柔韧性好，不易变形、耐高温、耐腐蚀等特点。此材质能在（-40～230）℃的环境下正常工作，而且硅胶密封圈在工作后，只要用清水冲洗就非常干净。它位于厨余垃圾处理设备进口和厨余垃圾处理设备出口之间，可以有效阻止厨余垃圾溢出。

当需要排放淘米水或洗菜水等可用于冲洗工作腔的废水时，切换电机控制切换轮旋转至蓄水通孔与水槽的出口相对位置，废水将流入蓄水箱内，智能环保厨房垃圾处理设备的电脑板IC自动控制程序感应不工作，当厨余垃圾进入智能环保厨房垃圾处理器的入口时，智能感光头接收到信号，启动切换电机，控制切换轮旋转至研磨通孔与水槽的出口相对位置，此时垃圾可从出口直接进入工作腔内进行研磨，同时水泵将蓄水箱内废水输送至环形槽内，废水沿每条第三流道冲出，废水以一定压力喷射在旋转板和研磨环上，可以有效防止旋转板和研磨环上垃圾残留和堵塞的问题，同时废水从上至下喷射在厨余垃圾表面，也能提高垃圾通过旋转通孔的速度，进而提高了研磨效率，并且避免了用自来水冲洗造成的水资源浪费；同时为了防止长条状垃圾从旋转通孔通过后堵塞管道，旋转板下方设置的固定刀片刃口朝向应与旋转板的旋转方向相反，保证固定刀片刃口对通过旋转通孔的垃圾进行切割；当需要倾倒热油等易影响研磨单元性能的厨余产物时，切换电机控制切换轮旋转至热油通孔与出口相对位置，即可将污水直接排放至污水管道内。

2 结语

智能环保厨房垃圾处理设备与现有技术相比，具有以下的优点：通过切换单元将日常产生的废水收集在蓄水箱内，在研磨单元工作时使用蓄水箱内废水对研磨单元工作腔进行冲洗，极大避免了水资源的浪费，且提高了研磨效率；切换单元通过切换电机控制切换轮旋转，使得切换单元可快速在蓄水工位、排污工位和研磨工位间切换，效率高，且简化了结构，提高了空间利用率。