小型餐廚垃圾處理設備的設計

羅文苑　劉　鵬　徐　超

（廣船國際環(huán)保產(chǎn)業(yè)部（籌））

小型餐廚垃圾處理設備的設計

羅文苑劉鵬徐超

（廣船國際環(huán)保產(chǎn)業(yè)部（籌））

針對國內(nèi)餐廚垃圾的特點，餐廚垃圾處理的工藝流程，設計小型餐廚垃圾處理設備，并通過制造樣機來論證設備的可靠性、安全性、實用性。

餐廚垃圾 工藝流程 處理設備

0　前言

餐廚垃圾是食物垃圾中最主要的一種，包括家庭、學校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料、廚余垃圾和食用殘余泔腳，其成分復雜，是油、水、果皮、蔬菜、米面，魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質的混合物。廚余垃圾中糖類含量高，而泔腳則以蛋白質、淀粉和動物脂肪等為主，且鹽分、油脂含量高，運輸和保存比較困難。鑒于餐廚垃圾有機質含量高，在適宜的溫度和濕度條件下，極易腐敗變質的特點，餐廚垃圾處理設備正向小型化、集成化、自動化及原位處理方向發(fā)展，適合家庭或者小規(guī)模單位處理日常有機垃圾使用的小型化設備是今后研究的重點和目標。

1　餐廚垃圾處理工藝

根據(jù)餐廚垃圾的特點成分，垃圾處理的主要工藝流程如下：

餐廚垃圾→ 油水分離→破碎→固液分離。

⑴ 油水分離：國內(nèi)的餐廚垃圾油脂含量大，直接處理的話會影響后期的生物轉化處理和堆肥發(fā)酵處理的效果及效率，其次，餐廚垃圾的中油脂回收后經(jīng)過處理，可以轉化為生物柴油，有很高的經(jīng)濟價值。

⑵ 破碎：餐廚垃圾中的大塊物質會影響其處理效率和效果，延長餐廚垃圾的處理時間，為了提高餐廚垃圾的后期生物轉化或微生物處理效果和效率，需要先將餐廚垃圾進行細化破碎。

⑶ 固液分離：餐廚垃圾中的水分含量占垃圾總量的65%以上，在如此大的濕度下，不利于運輸和儲存，且對后期的生物轉化或微生物處理都會有影響，為了減少能源的消耗，降低處理成本，首先要對餐廚垃圾進行固液分離。

2　餐廚垃圾處理設備的系統(tǒng)設計

該設備通過油水分離、物理研磨、螺桿擠壓的方式將餐廚垃圾進行破碎脫渣、脫水的減量化處理。其工作流程見圖1。設備為一體框架式的結構，其基本結構見圖2，主要由主體框架、工作臺面、油水分離裝置、破碎裝置、固液分離裝置、清洗裝置、水循環(huán)及過濾裝置、自動控制系統(tǒng)等組成。

圖1　工作流程圖

圖2　設備結構圖

2.1破碎裝置

餐廚垃圾處理設備的破碎裝置位于入料口下方，破碎機使用的破碎設備，采用物理研磨方式實現(xiàn)粉碎，其破碎設備具有以下特點：

◆ 固定及旋轉研磨器采用鎳鉻合金鍛造成型，鎳鉻合金中采用的鎳鉻成分為57%，與一般304不銹鋼含鎳鉻成分為27%相比較具有更高的切割強度和耐腐蝕性，使用壽命長。

◆感應馬達轉數(shù)為1725轉/分鐘，經(jīng)數(shù)十年的使用驗證，這個轉速能夠處理寬范圍的破碎工作：可破碎硬度高的物料，可破碎動植物纖維組織的材料，可破碎水分含量高的物料，可破碎粘性強的物料。感應馬達可正反轉，提高固定及旋轉研磨器的使用壽命。內(nèi)置熱過載保護器，防止因過熱導致的馬達損壞。

◆破碎機使用了三層密封確保設備密封性能，第二層的彈簧油封更提供了雙重保護，防止馬達進水和漏電油。

◆研磨腔上端連接處使用特制橡膠墊圈以降噪減震，使用雙圓錐滾子軸承能有效防震。

2.2固液分離裝置

固液分離裝置的濾網(wǎng)、機身采用優(yōu)質304不銹鋼制造而成，螺桿采用進口的尼龍材料，具有很好的耐腐耐磨等特點，是其他同類產(chǎn)品使用壽命2-3倍。采用立式螺桿擠壓方法，使渣水混合物在進料和螺桿擠壓作用下將水分濾出，使固體垃圾減量達到80%。同時根據(jù)調(diào)整螺桿的壓縮比，固體顆粒物的含水率可以低至60%。

固液分離機具有以下特點：

◆連續(xù)生產(chǎn)，處理能力大。

◆脫水效果好，固體垃圾含水率較低。

◆低能耗，低成本運行。

◆結構設計先進，適用范圍廣。

◆可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)出料含水率，可保長期穩(wěn)定運行。

◆全自動運行，操作維護簡便。

2.3油水分離機

油水分離裝置位于濾網(wǎng)正下方，采用波紋板聚結油水分離方式，選用表面具有親油疏水性質的新型波紋板材，當含油廢水通過聚結板堆時，一方面由于板材料親油而不粘油，不僅有利于細微油珠的聚結增大，而且水可依靠重力下滑，板堆間隙不易堵塞，無需經(jīng)常反洗。另一方面，由于波紋板的特殊結構使其具有比平板大得多的聚結表面積，并提供了流體在上面來回流動的曲折通道，使分散油珠產(chǎn)生最大程度的聚結。

油水分離的特點：

◆采用純物理分離技術，不添加任何藥劑，無化學污染，能耗低。

◆對乳化的油能起到快速分離作用，加快處理速度，含油廢水處理量4t/h。

◆油水分離機底層設置有儲油箱,配有液位計。

◆污水中的動植物油脂、石油類、SS等雜物去除率可達到95%以上。

2.4水循環(huán)及過濾系統(tǒng)

水循環(huán)及過濾系統(tǒng)，結構見圖3，采用水箱分層設計，有效阻隔顆粒物進入過濾器；當水箱里的水到達浮球的限定開關時，水泵開始工作，將過濾后的水重新進入破碎腔，同時自來水閥自動關閉，當水箱里的水到達浮球的下限時，自來水水閥重新開啟，使水泵不會空轉，水箱配有溢水口，防止水回流至固液分離機和油水分離機，防止二次污染的同時，通過水的循環(huán)利用，做到節(jié)省用水。

圖3　水循環(huán)及過濾系統(tǒng)

2.5清洗裝置

清洗裝置位于破碎腔入口及固液分離裝置中。主要包括水管及水閥，用于對入料口、破碎腔和固液分離濾網(wǎng)進行清洗。由于餐廚垃圾易腐爛易變質，每次處理完后，采用噴淋的方式對設備進行清洗。

2.6自動控制系統(tǒng)

自動控制部分用于實現(xiàn)對處理設備的開啟、關閉，通過程序控制實現(xiàn)對垃圾的破碎、油水分離、固液分離、出料、清洗等功能，并對工作情況進行操作和控制。設備由可編程控制器對系統(tǒng)進行控制，其電源、CPU、輸入輸出一體化，可搭配豐富的擴展模塊，性能可靠，在工業(yè)控制中已廣泛使用，且此可編程控制器編程簡單，可降低維護人員的工作難度。圖4為部分電控原理圖

圖4　電氣控制圖

3　結束語

該設備是集自動化、小型化、低能耗等功能于一體，是餐廚垃圾處理設備未來的發(fā)展趨勢。餐廚垃圾經(jīng)過處理后，脫去餐廚垃圾中的大部分油分、水分和鹽分，保留餐廚垃圾中的養(yǎng)分，減少垃圾固體部分造成的土壤鹽堿化，垃圾就地減量非常明顯，大大降低了運輸成本；經(jīng)過油水分離機可以回收餐廚垃圾95%的油脂，顯著提高堆肥、生物降解的效率。水循環(huán)系統(tǒng)使油水分離溢出的水通過水箱沉淀過濾重新進入破碎腔，處理過程中水能循環(huán)使用，達到節(jié)水功能，使設備處理用水量＜0.6m3/h。因此對環(huán)境保護、垃圾資源化、城市生活環(huán)境都有很大的積極作用。

設備已經(jīng)成功試制并參加了2015年8月份在廣州舉行的環(huán)保裝備展，展會上受到各方的廣泛關注與好評，設備樣機見圖5。設備推出市場后，希望能為公司進入環(huán)保領域起到一定推動作用。

圖5　餐廚垃圾處理機

[1]劉玉德，繩以健，石文天，藍俞靜，劉洋. 餐廚垃圾處理設備研究[J]. 北京工商大學學報，2011，第29卷第6期.

[2] 孫毅．《三菱FX/Q系列PLC應用技術》．人民郵電社出版社，2006年．

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.03.004

羅文苑（1983--），女，助理工程師，機電一體化。劉 鵬（1982--），男，工程師，環(huán)保工程。徐 超（1979--），男，工程師，環(huán)保工程。

（2016-3-30）