新型餐廚垃圾處理設備研制與結構分析

王金帥 郭鵬寧 常皓 李方琰

摘要：在餐廚垃圾的產生量日益增加的背景下，餐廚垃圾處理設備逐漸走進大眾視野。但廚余垃圾的終端處理需要新的技術路線，因此對餐廚垃圾進行減容處理以減少垃圾的體積并對處理物進行油水分離成為了目前餐廚垃圾處理設備的研究方向之一。

關鍵詞：餐廚垃圾處理設備、減容處理、油水分離、微生物處理、學科交叉

1廚余垃圾產生量增加，處理設備需求明顯

廚余垃圾是指居民日常生活及食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，包括丟棄不用的菜葉、剩菜、剩飯、果皮、蛋殼、茶渣、骨頭等，其主要來源為家庭廚房、餐廳、飯店、食堂、市場及其他與食品加工有關的行業。[1]隨著經濟的發展及人民生活水平的提高，廚余垃圾的產生量呈現出逐年快速增長態勢。大量的廚余垃圾，給人們的生活環境及身體健康帶來嚴重影響，我國政府對垃圾處理問題高度重視，餐廚垃圾處理設備的研制勢在必行。

目前餐廚垃圾處理設備的垃圾減容效果與油水分離功能成為了越來越多餐廚垃圾處理人員的選擇標準。餐廚垃圾處理設備需要具備油水分離功能，以便于對油和水進行分離后的二次利用;同時需要具備良好的減容效果，以提高垃圾的運輸效率、降低運輸成本。

2餐廚垃圾處理設備的研制與結構組成分析

此新型餐廚垃圾處理設備屬于餐廚垃圾處理領域，包括機架、粉碎裝置、電機、干濕分離裝置和熱風攪拌裝置。粉碎裝置、干濕分離裝置、電機由上至下依次固定在機架上，熱風攪拌裝置則置于干濕分離裝置的出料口處。通過熱風攪拌裝置將粉狀微生物制劑與較為干燥的餐廚垃圾進行混合攪拌，以對餐廚垃圾進行發酵處理。與傳統的餐廚垃圾處理設備相比，此設備可起到良好的減容和油水分離效果，并能融合菌種對餐廚垃圾進行微生物處理。

2.1粉碎裝置

粉碎裝置由粉碎部分、鏈輪及鏈條、電動機、整體支架、出料口（干濕分離裝置的入口）、入料口構成。其中電機額定功率為3千瓦。電機通過鏈條帶動粉碎裝置的鏈輪轉動，從而帶動主動軸旋轉，主動軸末端的齒輪和從動軸末端齒輪齒數和模數相同并且相互嚙合，主動軸的轉動可以帶動從動軸相向同轉速旋轉。主動軸和從動軸上裝有若干個刀盤和刀盤隔環，主動軸的裝配形式是1個刀盤1個刀盤隔環，依次裝配若干個;從動軸的裝配形式是1個刀盤隔環1個刀盤，依次裝配若干個（和主動軸裝配數量相同）。主動軸和從動軸平行裝配在箱體軸承座上，兩根軸上的刀盤和刀盤隔環交錯排列，因為主動軸和從動軸同轉速相向旋轉，所以兩根軸上的刀盤進行剪切運動，將物料進行粉碎。

餐廚垃圾經自動化傳輸帶進入粉碎裝置入口，電機驅動鏈輪轉動帶動刀盤組轉動，對餐廚垃圾進行切割粉碎，得到的垃圾粉泥從齒輪碾子下方的出料口掉出。最終可得到大小小于10mm的顆粒，溫升較少，可以避免過早發酵產生氣味。

2.2干濕分離裝置

干濕分離裝置由進料口、螺旋擠壓桿、過濾篩網、出料前端錐形擋塊、出水油口、電動機、減速器及其連接鏈條、整體支架。其中電機以380V三相電驅動，額定功率為5.5千瓦，工作量每小時2方左右，過濾篩網采用不銹鋼楔形網狀制造，不宜堵塞、易沖洗、耐腐蝕。

經粉碎裝置切割粉碎后的粉泥通過傳輸管道，依靠重力進入干濕分離裝置，電機通過減速器帶動螺旋擠壓桿轉動，將進入入料口的粉泥帶動向出料口方向移動，在移動過程中多余水、油通過過濾篩網經出水油口進入水油分離器，到達出料擋板的物料在螺旋軸向力和擋板阻力的作用下擠出物料中由于吸收作用而含有的水分和油分，并通過過濾網篩使其通過出水油口進入水油分離器，而出料口處擠出較為干燥的物料則經過輸料槽進入熱風攪拌除濕裝置。

2.3油水分離裝置

油水分離裝置由上進水口、濾渣籃、過濾池、過濾攔截板、出油閥、排水口組成，經過干濕分離器排出的水、油以及一些細小雜物通過上進水口進入濾渣籃，過濾掉雜物，水油進入過濾池，利用油密度小于水密度原理，自然上浮分離水油，油被過濾攔截板隔離在箱體內，污水經擋板底部出水口通過管道排入下水道，箱體內油經出油閥排出后另行處理。

2.4熱風攪拌除濕裝置

熱風攪拌除濕裝置由入料口、微生物制劑輸送口、出料口、攪拌倉、吹風熱機、電機、帶輪組成。其中電機以380V三相電驅動，額定功率為3千瓦。

經干濕分離裝置處理得到的較為干燥的物料經過輸料槽進入裝置入料口，并將粉狀微生物制劑通過制劑輸送口加入到倉內，電機帶動帶輪轉動，通過滾輪與攪拌倉表面摩擦作用使倉體轉動，達到攪拌物料和物料與生物制劑均勻化的目的。在攪拌倉不斷轉動的過程中，吹風熱機向倉內根據實際需要間歇性吹熱風，將倉內的水汽根據熱對流原理帶出，達到干燥的效果，并且可以為加入倉內的微生物制劑提供適宜的溫度環境以保證其生物活性，進而保證發酵干燥的高效性。經過適當時間處理后，通過反轉電機使倉體反轉將干燥的有機質堆肥通過出料口排出。

2.5注水清洗裝置

注水清洗裝置由注水管道、高壓噴頭組成。其中攪碎裝置和干濕分離裝置長期工作在濕度較高的環境下，為了避免其被腐蝕、提高設備壽命周期，本餐廚垃圾處理設備特地增添注水清洗裝置，根據工作需要在特定時間由被plc控制的注水清洗裝置對粉碎裝置和干濕分離裝置進行清洗。

2.6生物高效反應條件優化與智能控制

物料的生物酵解核心是適宜的物質與環境條件所控制的微生物活動，伴隨著電子轉移的物質轉化過程最終形成高腐殖質穩定腐熟有機肥料。物料成分的不同對應菌群差異，各菌群在物料的反應過程對于溫度、含氧量等因素有嚴格的要求，為使生物菌群達到高效的工作狀態，需要智能化的環境控制體系，能夠快速響應，配合生物菌的發酵過程，達到充分發酵，同時充分發酵對于真空干燥過程有積極影響，能夠減少真空干燥時間，使得處理效率最高。

3 結語

此設備是一款高效新穎的自動化控制類綜合性餐廚垃圾處理設備，通過物理粉碎、擠壓分離、注水清洗、熱風攪拌、微生物處理等一系列過程，最終實現油水分離、形成高腐殖質穩定腐熟有機肥料。利用學科交叉優勢，將機械、控制和生物發酵過程有機結合起來，達到餐廚垃圾的無害化處理和產物的有效利用，可作為針對目前我國餐廚垃圾產生量日益增加、餐廚垃圾難以減量化處理、高效利用問題的解決方式之一。

參考文獻

[1]中國環境科學學會.《城市生活垃圾處理知識問答》.北京：中國環境科學出版社，2012