城鎮(zhèn)規(guī)模化餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備的研究

林仞

（福州市紅廟嶺垃圾綜合處理中心，福建 福州 350005）

在某些城市,由于餐廚垃圾沒(méi)有進(jìn)行有效的處置，餐廚垃圾處于管理無(wú)序、任意處置的狀態(tài)，許多餐廚垃圾通過(guò)私人上門(mén)承包收購(gòu)后運(yùn)往加工場(chǎng)簡(jiǎn)單加工，這樣既影響環(huán)境衛(wèi)生，又帶來(lái)了食品安全隱患。建設(shè)規(guī)模化餐廚垃圾處置設(shè)施既可以解決城市餐廚垃圾污染問(wèn)題，也可以實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用。根據(jù)餐廚垃圾的特點(diǎn)，結(jié)合厭氧消化系統(tǒng)對(duì)進(jìn)料的要求，需要對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行預(yù)處理，本文探討適用于我國(guó)城鎮(zhèn)的規(guī)模化餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備。

1 餐廚垃圾預(yù)處理與各子系統(tǒng)關(guān)系

餐廚垃圾的處理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括餐廚垃圾預(yù)處理、厭氧消化、生物柴油制取、沼氣利用、沼渣脫水處理、滲濾液處理等子系統(tǒng)。其中餐廚垃圾預(yù)處理主要影響到后續(xù)的厭氧消化處理和生物柴油提取，也影響到后段設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行預(yù)處理尤為重要。餐廚垃圾預(yù)處理與各子系統(tǒng)關(guān)系如圖1所示。

圖1 餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備模塊化聯(lián)用圖

2 餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備的功能和類(lèi)型

餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備的功能是對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行接收、分選、破碎、制漿、固液分離、粗油脂提取。去除餐廚垃圾中的雜質(zhì)（塑料、酒瓶、金屬等），并提取生物柴油進(jìn)行資源化利用。

餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備的類(lèi)型有一體式和模塊聯(lián)用式。一體式設(shè)備集接收、攪拌、破碎、分選功能于一體，便于自動(dòng)化處理。但偏于小型化，處理規(guī)模較小。模塊聯(lián)用式采用接收設(shè)備、粗分選設(shè)備、精分選設(shè)備、三相分離設(shè)備模塊化聯(lián)用的方式，處理規(guī)模較大，設(shè)備占地面積較大。由于采用模塊化方式，便于維修管理，同時(shí)各模塊化設(shè)備之間應(yīng)互相匹配，協(xié)同運(yùn)行。預(yù)處理設(shè)備類(lèi)型比較如表1所示。

表1 餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備類(lèi)型表

城鎮(zhèn)餐廚垃圾的處理量規(guī)模可達(dá)到每天200噸以上，宜采用模塊化設(shè)備聯(lián)用方式對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備的功能劃分，預(yù)處理設(shè)備模塊化聯(lián)用方式如圖2所示。

圖2 餐廚垃圾預(yù)處理與各子系統(tǒng)關(guān)系圖

3 餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)要求

3.1 接收設(shè)備設(shè)計(jì)要求

餐廚垃圾接收設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的接收、儲(chǔ)存、粗破碎、輸送功能。根據(jù)餐廚垃圾每天200噸的處理能力，餐廚垃圾接收設(shè)備包括2臺(tái)容積75m3的接收料斗和4臺(tái)雙螺旋給料機(jī)。設(shè)備設(shè)計(jì)要求如下：

3.1.1 接收料斗主體材質(zhì)可采用碳鋼+316不銹鋼內(nèi)襯，具有抗腐蝕性。

3.1.2 接收料斗頂部應(yīng)設(shè)置頂蓋，不卸料時(shí)頂蓋可以自動(dòng)關(guān)閉防止臭氣外溢。

3.1.3 雙螺旋給料機(jī)設(shè)置在接收料斗底部，主要對(duì)大塊垃圾及袋裝垃圾進(jìn)行粗破碎，并擠壓出餐廚垃圾中的滲濾液。

3.1.4 接收料斗和雙螺旋給料機(jī)設(shè)備參數(shù)如表2、3所示。

表2 餐廚垃圾接收料斗的設(shè)備參數(shù)表

表3 雙螺旋給料機(jī)設(shè)備參數(shù)表

3.2 粗分選設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)要求

接收設(shè)備接收的餐廚垃圾輸送進(jìn)入粗分選設(shè)備，粗分選設(shè)備的主要包括大物質(zhì)分選機(jī)和配套液壓泵站。

3.2.1 大物質(zhì)分選機(jī)采用機(jī)械化分選方式對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行攪拌破碎分選。

3.2.2 大物質(zhì)分選機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)螺旋裝置可對(duì)大尺寸物質(zhì)進(jìn)行攪拌破碎并進(jìn)行分離，大尺寸物質(zhì) 如玻璃瓶、飲料瓶、易拉罐）分揀出后可進(jìn)行回收再利用。

3.2.3 大物質(zhì)分選機(jī)底部的格柵縫隙設(shè)置為60mm，經(jīng)螺旋裝置攪拌破壞后的小物質(zhì)經(jīng)格柵篩分后輸入精分選設(shè)備。

3.2.4 大物質(zhì)分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示、設(shè)備技術(shù)要求如表4所示。

表4 大物質(zhì)分選機(jī)設(shè)備技術(shù)要求

圖3 大物質(zhì)分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.5 配套液壓泵站為大物質(zhì)分選機(jī)提供液壓傳動(dòng)動(dòng)力，提供工作壓力≥25MPa，有利于保障大物質(zhì)分選機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 精分選設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)要求

經(jīng)粗分選設(shè)備后的餐廚垃圾再經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至精分選設(shè)備進(jìn)行精細(xì)分選。精分選設(shè)備作用：對(duì)粗分選后的物料再進(jìn)行精細(xì)分選，將餐廚垃圾中小雜質(zhì)物料分揀出來(lái)，并進(jìn)行漿化處理，形成有機(jī)漿料。精分選設(shè)備主要為精分機(jī)，再加上配套的變頻電機(jī)和輸送設(shè)備。

3.3.1 精分機(jī)驅(qū)動(dòng)方式采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可適應(yīng)機(jī)械化連續(xù)運(yùn)行。

3.3.2 精分機(jī)內(nèi)部的螺旋裝置高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，分離出粒徑在20mm以上的雜質(zhì)，主要有塑料、陶瓷、玻璃瓶、瓶蓋、筷子、骨頭、貝殼等。這些雜物采取外運(yùn)填埋處置。

3.3.3 精分機(jī)底部的格柵縫隙設(shè)置為20mm，可篩選出的20mm以下的物料。

3.3.4 旋轉(zhuǎn)研磨器采用高強(qiáng)度鎳鉻合金，具有較高的切割強(qiáng)度和耐腐蝕性，可以破碎各種硬度較高的物料，研磨后有機(jī)漿料細(xì)度達(dá)5mm以下。馬達(dá)轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到每份鐘1700轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)研磨器應(yīng)設(shè)置熱過(guò)載保護(hù)裝置，防止過(guò)熱時(shí)對(duì)設(shè)備造成損壞。

3.3.5 精分機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示、設(shè)備技術(shù)要求如表5所示。

圖4 精分機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

表5 精分機(jī)設(shè)備技術(shù)要求

3.4 三相分離設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)要求

經(jīng)精分選設(shè)備后的有機(jī)漿料進(jìn)入三相分離設(shè)備。三相分離設(shè)備主要包括：加熱制漿罐、三相分離機(jī)、離心泵、螺旋輸送機(jī)。

3.4.1 加熱制漿罐對(duì)有機(jī)漿料進(jìn)行加熱。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，有機(jī)漿料加熱到70℃溫度左右，可以在后續(xù)的三相分離機(jī)中很好地實(shí)現(xiàn)固態(tài)廢渣、漿液及油脂的分離。

3.4 .2 三相分離機(jī)采用高速離心分離方式，分離出固相固態(tài)廢渣）和液相（漿液和油脂），再利用油水比重不同，分離出漿液和油脂。

3.4 .3 分離出的固相固態(tài)廢渣）具有一定的熱值，可外運(yùn)焚燒處理。分離出的液相中的油脂用于制取生物柴油。分離出的液相中漿液數(shù)量較多，COD值較高，通過(guò)后續(xù)厭氧消化系統(tǒng)。

3.4.4 三相分離機(jī)設(shè)備技術(shù)要求如表6所示。

表6 三相分離機(jī)設(shè)備技術(shù)要求

4 結(jié)論

餐廚垃圾預(yù)處理設(shè)備比較復(fù)雜，采用接收設(shè)備、粗分選設(shè)備、精分選設(shè)備、三相分離設(shè)備的模塊化聯(lián)用方式有利于餐廚預(yù)處理設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，并確保后續(xù)生物柴油制取、厭氧消化和沼氣利用。隨著人民生活水平的提高，餐廚垃圾處理規(guī)模的增加，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和資源化意識(shí)的增強(qiáng)，預(yù)處理聯(lián)用設(shè)備在我國(guó)的許多城市也將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。