餐廚垃圾預(yù)處理接收分選設(shè)備研究

齊鑫 于洋 白羽翔

摘要：本文闡述了餐廚垃圾預(yù)處理接收分選設(shè)備的組成和工作原理，提出了一種餐廚垃圾接收分選設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，獲得了優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：餐廚垃圾;接收設(shè)備;分選設(shè)備;優(yōu)化創(chuàng)新

我國的餐廚垃圾占城市垃圾的50%以上，是一種被放錯(cuò)了位置的資源。隨著國內(nèi)外垃圾處理技術(shù)的進(jìn)步，垃圾的資源價(jià)值逐步顯現(xiàn)。目前，我國的餐廚垃圾處理方法大致分為堆肥、填埋、焚燒、粉碎處理和分選處理等。

堆肥法：該方法將餐廚垃圾中的有機(jī)物利用微生物發(fā)酵使其降解，最終形成腐殖質(zhì)作為肥料或土壤改良劑使用，方法簡單，技術(shù)要求低，實(shí)用性強(qiáng)，可以將廢棄物減量40%以上，同時(shí)為土壤增加了有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等微量元素，部分實(shí)現(xiàn)資源化。但缺點(diǎn)是肥料質(zhì)量不高、占地面積大、處理周期長，沒有嚴(yán)格分選、雜質(zhì)較多，這些因素導(dǎo)致堆肥處理垃圾存在一定的困難，處理效果并不理想。

填埋法：該方法雖然簡單、投資費(fèi)用少，但處理量大，占用大量土地資源，而且滲濾液易造成地下水資源和大氣污染，影響周邊居民的生活環(huán)境。同時(shí)存在嚴(yán)重的安全隱患，發(fā)酵產(chǎn)生易爆炸的甲烷氣體等[1] 。

焚燒法：該方法可有效對(duì)城市垃圾體積進(jìn)行減容;能徹底殺滅病原菌，并使垃圾中的有害成分得到完全分解[2] 。但垃圾含水高，垃圾助燃需消耗大量能源，如處理不當(dāng)，極易產(chǎn)生劇毒物質(zhì)二噁英，并隨煙氣排放到大氣中[3] 。

粉碎法：該方法將餐廚垃圾粉碎直排到城市下水道，容易產(chǎn)生污水和臭氣，滋生病菌和蚊蠅并導(dǎo)致疾病傳播，有誤凝塊也會(huì)造成排水管道堵塞，并加重城市污水系統(tǒng)的負(fù)荷。

分選處理：該方法僅美國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家在垃圾分類的基礎(chǔ)上，利用餐廚垃圾中各種成分的比重、大小、磁性不同，采用物理、化學(xué)和生物等不同方法將各種垃圾實(shí)現(xiàn)分類，產(chǎn)品分類多，可用于資源回收利用。但投資較大，工藝復(fù)雜，多數(shù)國家尚未普及[3] 。

上述幾種垃圾處理方法，大多數(shù)只能實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的減量化處置，而達(dá)不到無害化處理和資源化利用。

針對(duì)我國餐廚垃圾大多數(shù)圾都是混合原生垃圾，垃圾分類收集率普遍較低;垃圾有機(jī)物含量高，含水量大的特點(diǎn)。我們經(jīng)過深入實(shí)際考查、研究、試驗(yàn)，并結(jié)合我國餐廚垃圾的特點(diǎn)認(rèn)真進(jìn)行分析，提出了一種餐廚垃圾預(yù)處理接收和分選設(shè)備。

餐廚垃圾預(yù)處理接收分選設(shè)備由餐廚垃圾收運(yùn)車、集氣裝置、接料裝置、分選裝置、篩上螺旋輸送裝置和篩下螺旋輸送裝置、電控系統(tǒng)、液壓站等部分組成。本文主要論述接料裝置和分選裝置的設(shè)計(jì)。

餐廚垃圾原料可通過餐廚垃圾收運(yùn)車進(jìn)行收集，運(yùn)至卸料平臺(tái)將原料卸入接料裝置;原料在接料裝置內(nèi)經(jīng)過初步的固液分離、螺旋輸送和破袋處理后送至分選裝置;分選裝置通過撥料機(jī)構(gòu)對(duì)固液分離后的垃圾進(jìn)行分選處理，得到雜物和有機(jī)質(zhì);篩上螺旋輸送裝置用于輸送雜物，篩下螺旋輸送裝置用于輸送有機(jī)質(zhì)。

2 接收裝置的設(shè)計(jì)

2.1工作原理

接收裝置主要由液壓馬達(dá)、傳動(dòng)裝置、接收槽體、螺旋葉片、立式齒輪破袋裝置、排料口、臥式行星破袋裝置組成。液壓馬達(dá)通過傳動(dòng)裝置可帶動(dòng)無軸螺旋葉片旋轉(zhuǎn)用于原料的輸送;槽體內(nèi)設(shè)有若干直徑20mm濾液孔，用于餐廚垃圾的固液分離;排料端設(shè)有立式齒輪破袋裝置和臥式行星破袋裝置，破袋裝置設(shè)有若干破袋刀可用于袋裝垃圾的破袋。

通過對(duì)國內(nèi)類似設(shè)備技術(shù)資料的收集和整理，在與中國城市建設(shè)研究合作研發(fā)的試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上，我們將設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方式由減速電機(jī)改為液壓馬達(dá)，同時(shí)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械密封形式、破袋裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體如下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械密封形式采用唇形密封、浮動(dòng)密封和0型密封圈的組合形式，可有效防止?jié)B濾液深入;立式齒輪破袋裝置的破袋刀若干均布，通過外嚙合齒輪傳動(dòng)形式，利用破袋刀周期旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)袋裝垃圾破袋;臥式行星破袋裝置，通用行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使內(nèi)外破袋刀做差速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)袋裝垃圾破袋功能。圖3所示為組合密封結(jié)構(gòu)圖。

3.1工作原理

分選裝置主要由分選箱體、撥料機(jī)構(gòu)、弧形篩板和液壓馬達(dá)等組成。采用液壓馬達(dá)帶動(dòng)

撥料機(jī)構(gòu)周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，相鄰兩個(gè)擺頭做相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將餐廚垃圾中50mm以上的瓶、罐、餐具、木棍、大塊骨頭、玻璃器具等雜物和50mm以下的淀粉類食物、植物纖維、蛋白質(zhì)、脂肪、無機(jī)鹽和含有少量氮、磷、鉀等微量元素的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分離，對(duì)袋裝垃圾等進(jìn)行剪切撕裂，使物料散落，具有破袋功能。

3.2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

該設(shè)備是獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式采用曲軸機(jī)構(gòu);篩板采用帶滾輪的弧形動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、撥料機(jī)構(gòu)的擺頭擺動(dòng)時(shí)與滾輪接觸，使?jié)L輪繞軸旋轉(zhuǎn)，防至垃圾堵孔;撥料機(jī)構(gòu)的擺頭設(shè)有防卡阻的彈簧伸縮機(jī)構(gòu)，當(dāng)存在金屬、陶瓷等硬物質(zhì)卡在擺頭底部時(shí)，彈簧自動(dòng)伸縮避讓;當(dāng)存在金屬、陶瓷等硬物質(zhì)卡在篩孔內(nèi)時(shí)，撥料機(jī)構(gòu)卡阻不動(dòng)會(huì)將故障狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備反轉(zhuǎn)，在一定時(shí)間內(nèi)，設(shè)備若仍未正常工作，將自動(dòng)報(bào)警提示并停機(jī)工作。

4 控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)主要由信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及通訊系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三部分組成。

信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)主要采用磁感、光電、電橋傳感、激光測距等技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行速度、運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測，將各種采集信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)處理及通訊系統(tǒng)主要由PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、觸摸屏、操作面板等部分組成，通過對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)自動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)預(yù)警。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由變頻、伺服、電源、控制、保護(hù)等部分組成。接收數(shù)據(jù)處理及通訊系統(tǒng)對(duì)其下達(dá)運(yùn)行指令，控制設(shè)備運(yùn)行，并通過信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)將運(yùn)行數(shù)據(jù)反饋給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

5 結(jié)語

1.本設(shè)備經(jīng)產(chǎn)品優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)后，已成功用于國內(nèi)多個(gè)餐廚廢棄物無害化處理和資源化利用項(xiàng)目，可日處理餐廚垃圾100噸，自動(dòng)破袋率達(dá)到95%以上，自動(dòng)分選率90%以上。

2.本設(shè)備具有負(fù)載能力大、透篩性好、噪音低、節(jié)省空間、篩分效率高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可替代現(xiàn)有的餐廚垃圾分選設(shè)備，如振動(dòng)篩、滾筒篩、步進(jìn)篩等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐國華.城市垃圾問題及處理對(duì)策[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2006，6（31）：29-31.

[2] 劉玉成，劉玉斌，李太福.城市固體垃圾焚燒的二次污染控制實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（5）：97-99.

[3] 張榮，施昱.城市生活垃圾自動(dòng)分選技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，2（31）：104-107.

作者簡介：

齊鑫（1986-）男，遼寧鞍山人，現(xiàn)就職于鞍山重型礦山機(jī)器股份有限公司，主要從事垃圾處理設(shè)備及振動(dòng)篩設(shè)計(jì)研究工作。

（作者單位：1鞍山重型礦山機(jī)器股份有限公司;2遼寧忠旺集團(tuán)有限公司）