小區廚余垃圾智能化處理與有償回收裝置的設計

羅佳斌 朱子玉 周京金

摘 要：本設計裝置以廚余垃圾為原料，采用碾碎離心、壓縮成型等技術處理廚余垃圾，小區配備回收設備自動稱重回收處理后的有機物，并存儲用戶數據。而且我們提出了一種有償回收模式，政府推動企業回收有機物，并以一定的經濟利益返還給用戶，利用“互聯網+”思維對垃圾實行全程計量、監管與可追溯，實現有機物質循環，形成一個完整的處理回收體系，從而達到節約資源、保護環境的目的。

關鍵詞：廚余垃圾處理；有償回收模式；有機物利用

1.引言

目前國內小區垃圾分類難度大，實施環節困難多，根本在于家庭垃圾分類工作很難得到實現。如果前期家庭廚余垃圾進行系統有效地處理分類，對小區垃圾分類具有極大的推動作用。而目前市場上的小區家庭廚余垃圾處理器將廚余垃圾碾碎之后，直接排入下水道，對自然水體造成一定的污染，不適合推廣。廚余垃圾具有極大的潛在價值，富含有機質的固體統一回收后可用于發酵生產有機肥、乳酸，制作動物伺料、生物油脂，進行沼氣發電制氫、轉化天然氣等，循環利用。去除有機物的生活垃圾便于運輸，焚燒發電，可有效地緩解能源危機，具有生態環境效益和社會效益。本產品設計了一款家用廚余垃圾處理裝置，更注重廚余垃圾有償服務回收裝置的設計，真正實現家庭垃圾分類有償服務的智能化，實現物質循環利用同時產生適當的經濟效益。

2.處理及回收裝置的總體設計方案

該裝置主要采用單片機控制、電機傳動、自動檢測及數據存儲技術。處理器由碾碎離心、壓縮成型、收集裝置構成，回收設備分為三部分：觸控面板、稱重傳感器與固料存儲室。小區采用貫徹互聯網+思維的統一回收裝置，用戶只需輸入相應信息或者使用手機APP掃描屏幕上方二維碼，回收設備就可進行自動稱重，傳動處理后的固體至固料存儲室，云數據庫保存用戶數據。數據將被上傳，同時反饋至用戶及政府。

本設計基于“互聯網+”思維提出針對小區廚余垃圾的智能化有償回收模式。廚余垃圾經過處理器壓縮成固體有機物，用戶使用小區回收設備統一計量、回收，企業負責回收，政府推動小區與下方企業合作，利用互聯網、交互界面對數據監管，同時用戶得到適當的經濟補貼。這種有償回收模式不僅實現廚余垃圾的智能化回收，而且以經濟效益刺激用戶，具有極大的推廣可行性。

2.1廚余垃圾處理器

廚余垃圾處理器（圖1）中碾碎裝置通過電機驅動刀盤，采用蝸桿傳動方式利用刀盤旋轉將碾碎腔內的廚余垃圾碾碎。該裝置主要由電機、刀盤、碾碎腔、圓錐形陶濾網、紅外傳感器和過載保護裝置組成。其工作原理為在刀盤高速旋轉時，依靠刀盤上的齒輪、刀錘及高速旋轉刀對處理物共同進行撕拉，使食物垃圾迅速變為3-5毫米顆粒。紅外傳感器用于檢測食物垃圾的體積，到達一定量后，自動啟動裝置。碾碎腔下端的陶濾網對食物垃圾進行初步過濾，自動攔截固體顆粒。

離心裝置主要由電機、附孔旋轉內筒與過水外筒組成。離心裝置與碾碎腔之間采用雙層三葉式蓋連接，當離心筒旋轉時，碾碎后的食物殘渣會自動通過孔隙掉入其中。電機帶動可旋轉內筒時，由于固液密度不同，固體殘渣留在圓筒壁，而液體通過濾孔甩出至過水外桶，經排水管流入馬桶儲水裝置，進行再利用。

經過離心脫水的廚余垃圾掉入收集筒內進行壓縮成型。壓縮成型裝置采用螺旋水平移動機構，由蝸輪蝸桿、箱體、軸承、絲杠和螺母等零部件組成。工作原理為：電機驅動蝸桿旋轉，蝸桿驅動蝸輪減速旋轉，蝸輪內腔為內螺紋驅動絲桿旋轉，絲桿頂端套上螺母，螺母固定在壓縮頭內，絲桿旋轉壓縮頭可水平移動將物料壓縮成型。物料壓縮成型后，干燥的固體可長期存儲。

2.2廚余垃圾回收設備

回收設備采用封閉式設計（圖2），主要由稱重模塊、觸控面板、自動空袋裝置、儲料室、空袋回收箱組成。其工作原理如下：重力傳感器檢測食物垃圾重量，并將數據反饋給單片機處理，然后設備自動打開儲料室進行空袋操作，自動空袋裝置由電機，機架、傳送桿，旋轉桿，電磁鐵夾片組成，傳送原理可采用曲柄滑塊機構，電機通過連接桿（曲柄）與傳送桿（滑塊）相連，將旋轉運動變為往復直線運動，使得傳送桿可以帶動旋轉桿在水平方向來回運動?；厥瘴锪蠒r，給電磁鐵夾片通電，在磁力作用下夾住垃圾袋，通過傳送桿往回運動，與此同時，旋轉桿順時針旋轉90度，基本可以將物料全部倒入回收箱，實現空袋操作。電磁鐵夾片斷電后松開，使垃圾袋落入回收箱，實現垃圾袋的可重復利用。

8.觸屏面板9.儲料室10.空袋回收箱

3.工作原理及回收模式分析

廚余垃圾由進料口投入到刀盤碾碎桶，過濾網對物料進行初步過濾，污水流入下方儲水外桶，紅外檢測裝置檢測物料體積，當物料到達一定體積時，自動啟動裝置，刀盤旋轉對物料進行碾碎，碾碎完成之后，離心桶工作，物料經底盤縫隙自動落入離心桶，經離心力作用被脫水；離心脫水后的食物殘渣掉入壓縮裝置，壓縮成型后被送至收集盒，到此廚余垃圾處理部分完成。小區回收設備觸控面板的用戶管理系統，或掃描二維碼下載的手機APP用于用戶信息選擇，壓縮裝袋后的固體垃圾經過稱重傳感器自動檢測重量，并將其傳遞給單片機，單片機進行數據反饋至交互界面，進行數據存儲，并通過互聯網對所回收的廚余垃圾全程計量、監測，同時單片機控制電機模塊完成固體垃圾的自動空袋與回收。

本設計基于“互聯網+”思維提出針對小區廚余垃圾的智能化有償回收模式。房地產商負責對小區統一安裝處理回收設備，創建綠色小區；用戶可使用設備的管理系統，或者手機APP查詢計量數據；企業負責有機物的回收；政府促進小區與下方企業的合作，利用互聯網對用戶數據監管，并實行相關經濟激勵政策，如抵扣物業管理費、減免電費等。綜上，本設計將互聯網技術應用于傳統的廚余垃圾處理裝置，結合智能化的小區有償回收模式，不僅實現廚余垃圾的物質循環利用，而且把技術研發與應用融于制度（政策）與文化中，在全社會營造良好的城市垃圾零廢棄文化氛圍。設計流程圖如下：

4.總結

本文設計的廚余垃圾處理器及其回收設備，結合利用“互聯網+”思維對有機物回收進行計量、監管的小區智能化廚余垃圾有償回收模式，能夠真正實現家庭垃圾分類有償服務的智能化，實現物質循環利用同時產生適當的經濟效益，從而達到節約資源、保護環境的目的。

參考文獻

[1]金榮通，汪萌生，陳 健，潘 婷.新型廚余垃圾處理器的設計.江蘇農機化[J].2017（2）.

[2]潘麗愛，張貴林，石 晶，等.廚余垃圾特性的試驗研究[J].糧食加工，2009（9）：154-156.

[3]Noike T，Takabatake H，Mizuno O，et al.Inhibition ofhydrogen fermentation of organic wastes by lactic acidbacteria [J].International Journal of Hydrogen Energy.2005（18）：1121-1267.

[4]嚴武英，顧衛兵，邱建興，等.餐廚垃圾的伺料化處理及其效益分析[J].糧食與伺料工業，2012（9）：39-42.

[5]汪群慧，馬鴻志，王旭明，等.廚余垃圾的資源化技術[J].現代化工，2004，24（7）：56-59.

[6]嚴太龍，石英.國內外廚余垃圾現狀及處理技術[J].城市管理與科技，2004，6（4）：165-166.

[7]宋慶彬，張宇平，繆友萍，李金惠.“互聯網+資源回收”模式助推中國資源回收革命[J].環境污染與防治，2016，38（08）：105-109.

（作者單位：湖南科技大學信息與電氣工程學院）