餐廚垃圾脫液預處理技術及裝備設計

周能軍

摘 要：在人們日常生活中，不管是家庭做飯還是飯店，廚房都會產生很多餐廚垃圾，對于這些餐廚垃圾，應該采用合適的技術和裝備進行有效處理，而脫液預處理技術和裝備包括在內。基于此，本文首先介紹了本文研究的背景，然后分析了餐廚垃圾脫液預處理技術，最后提出了餐廚垃圾綜合處理裝備，以供大家學習和參考。

關鍵詞：餐廚垃圾;脫液預處理技術;裝備設計

在處置餐廚垃圾中餐廚垃圾脫液預處理發揮著至關重要的作用。研究應用螺旋擠壓固-液分離技術來脫液處理餐廚垃圾，對螺旋擠壓中的各個影響因素對脫液過程產生的影響進行分析。總結研究結果，設計出餐廚垃圾綜合處理設備，而且在樣機設備上針對餐廚垃圾采用螺旋擠壓脫液處理的技術，比較每種螺旋轉速以及物料狀態影響脫水過程。結合實驗最終研究結果以及具體使用狀況，站在客觀公正的角度，對設備的使用效果作出評價，以保證評價結果的合理性和科學性。

1 研究背景

餐廚垃圾，簡單來說，是指人們餐后排放出來的食品類有機廢棄物，來源途徑有很多，比如：高校食堂以及企事業單位等等。結合國家統計局數據表明，2019年城市生活垃圾清運量已經遠遠超過21萬噸，而在城市生活垃圾中餐廚垃圾占據的比例相當高。餐廚垃圾往往有很多特征，主要包括以下幾點：第一，富含生物質，約18%，可以資源化利用。第二，富含水分，很有可能出現腐敗變臭的情況。第三，富含脂類以及鹽類，直接影響資源化產品質量。要想防止浪費大量的資源以及污染環境，需要科學處理餐廚垃圾。

2 餐廚垃圾脫液預處理技術

之前很多人已經深入探究固-液分離領域，在裝置研究和開發中應用獲得的研究成果，所以出現各種型號的固-液分離裝備。具有代表性的裝備通常包括帶式壓濾機，還有廂式壓濾機等等。相對于其他固-液分離裝備而言，由于螺旋擠壓脫水裝置具有很多特點，比如：連續操作、經濟性高以及脫水效果顯著等等，適用于餐廚垃圾脫液預處理。

2.1螺旋擠壓固-液分離技術

就螺旋擠壓脫液裝置來講，通常是由很多部件組成，主要包括脫水螺旋，還有濾筒等等[1]。在進料口位置注入物料，在電機的作用下脫水螺旋進行轉動，而且向前面輸送固-液混合物，形成一種擠壓力，利用壓力擠出和收集濾液，在機頭位置將固體成分擠出來，以確保擠壓脫液整個過程得以真正實現。

2.2分析對固-液分離過程造成影響的因素

在螺旋擠壓脫液中很多因素容易對脫液過程的進行造成影響，具體如下：

（1）螺旋結構

就螺旋擠壓脫液裝置來講，最主要的部件是螺旋，螺旋結構容易對固-液混合和的分離水平產生影響。普遍使用的螺旋結構有很多，比如：等徑螺旋，還有變徑螺旋等等。在工程具體應用中要想獲得明顯的脫液效果，應該廣泛應用兩種螺旋結構，一種是變徑螺旋，另一種是間斷螺旋。首先，就變徑螺旋來講。由于其自身有壓縮比，在螺旋輸送方向上機筒和螺旋組成的流道界面不斷縮小，利用縮減流道體積而實現建壓的目標，以推動固-液混合物的擠壓脫液。其次，就間斷螺旋來講，其特征主要是螺旋并非連續，而是間斷的，內部物料受到的推動力符合規定數值后，才可以推到接下來的間斷位置，就算是在旋轉速度很快的情況下，也可以明顯減少固-液混合物中的含水率。

（2）螺旋轉速

對于螺旋擠壓脫液而言，螺旋轉速是關鍵的操作參數，轉速大小對固-液混合物多個方面都有影響，比如：處置產量，還有分離效果等等[2]。轉速的加快盡管能夠增加處理產量，然而也容易造成固-液混合物在機筒中不會停留很長的時間，對液體滲流是非常不利的。

（3）機頭出口面積

在擠壓脫液中若只是依賴機筒以及螺旋對物料的作用進行固-液分離，要求螺旋長度應該相當長，而且壓縮比也相當高。對于該問題，利用縮減機頭出口位置的面積，可以使物料擠出時有更大的阻力，使機筒中固-液混合物具有較大的壓力，以獲得良好的固-液分離效果。

3 餐廚垃圾綜合處理裝備

3.1餐廚垃圾綜合處理裝備設計

自主設計的餐廚垃圾資源化處理裝備，包括很多方面，比如：螺旋擠壓固-液分離裝置，還有混合物發酵倉等等。

3.2餐廚垃圾螺旋擠壓固-液分離實驗研究

餐廚垃圾有著相當復雜的物性，為了可以對研發設備的使用效果進行科學驗證，必須要針對餐廚垃圾資源化處理裝備展開實驗研究。

（1）實驗原料

將餐廚垃圾作為實驗物料，來自于某市美食廣場的晚餐剩餐。在實驗前必須要分類選擇處理雜質，包括塑料杯以及紙袋子等等[3]。并且在實驗前必須要認真測量初始物料含水率，為了可以避免測量結果存在誤差，在取樣前應該使用木棒均勻攪拌處理餐廚垃圾，重復取樣、烘干以及計算含水率，用含水率的平均值表示餐廚垃圾初始含水率。

（2）研究轉速影響脫水過程

在螺旋擠壓固-液分離中螺旋轉速容易影響兩個方面，一方面是產量，另一方面是物料的固-液分離過程。通過對螺旋轉速進行適當的調節，科學驗證餐廚垃圾固-液分離受到轉速的影響，各種轉速下出料口位置餐廚垃圾都有著不同的含水率。通常，轉速與出料口物料含水率呈正比，如果轉速很高，那么，出料口物料含水率也很高，反之，如果轉速很低，出料口物料含水率也很低，這就不難發現，轉速可以抑制脫液過程。其實，之所以這樣，其根本原因在于隨著轉速越來越高，物料在機筒中停留時間越來越少，相同條件下從濾餅穿過且滲出的液體量也降低，簡單來說，就是固-液分離效率下降。通過研究三種狀態的餐廚垃圾螺旋擠壓脫液過程，得出餐廚垃圾的狀態：物料1 的含水率是82.65%，存置狀態是當天處理;物料2 的含水率是82.67%，存置狀態是存置一天;物料3的含水率是85.2%，存置狀態是當天處理。圖1是三種餐廚垃圾的固-液分離前和分離后的含水率以及減容率的變化圖，從圖中可以發現，就相同含水率的餐廚垃圾來講，當天處理可以獲得顯著的脫液效果;有些餐廚垃圾含水率很高，盡管可以降低餐廚垃圾，然而出料口物料含水率還是相當高的，在脫液下讓餐廚垃圾在自身的重力作用下實施瀝水處理，這在很大程度上可以保證餐廚垃圾脫液過程順利進行。

結語：

總而言之，本次研究中可以得出兩個結論，一是對螺旋擠壓過程的影響因素進行分析，設計出可以對餐廚垃圾進行處理的裝備，而且做好加工以及調試;二是實地將餐廚垃圾當做處理對象，對脫液過程受到轉速以及餐廚垃圾存置狀態類的影響進行研究，最終的研究結果顯示，要想確保脫液穩定進行，不僅轉速保持很慢，而且就地處理餐廚垃圾。

參考文獻：

[1]王強，陳志偉，張魏龍，余惠興，汪守成，梁劍光.復合菌株對餐廚垃圾發酵效果及其資源化利用[J].廣東化工，2021，48（10）：165-167.

[2]劉鑫. 熱水抽提預處理餐廚垃圾及其水解液用于少根根霉和黑曲霉發酵[D].北京化工大學，2020.

[3]孫邦雨，張冰.餐廚垃圾脫液預處理技術及裝備設計[J].再生資源與循環經濟，2017，10（05）：32-35.

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