智能環(huán)保廚房垃圾處理設備的研究

盧彥哲 李思熠 李泱熠 胡杰沖 李 偉

（1.浙江工業(yè)大學 杭州 310014；2.飛龍家電集團有限公司 慈溪 315300）

引言

隨著人們生活水平的提高，廚余垃圾的產(chǎn)生量也在不斷增加，而傳統(tǒng)的垃圾處理方式已經(jīng)不能滿足當前的需求。智能環(huán)保廚房垃圾處理設備的研發(fā)投產(chǎn)，可以有效地解決廚余垃圾對環(huán)境的影響及處理問題，從而改善環(huán)境污染，保護環(huán)境，提高人們的生活質量。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2020年12月餐飲收入4 950億元，增長0.4 %。全年餐飲收入39 527億元，與此同時，廚余垃圾產(chǎn)量巨大，且保持增長趨勢。數(shù)據(jù)顯示，2023年中國網(wǎng)絡外賣用戶總數(shù)已經(jīng)超過6.5億，預計2023年中國網(wǎng)絡外賣用戶規(guī)模將達到8.7億，不僅人數(shù)增加，消費者對網(wǎng)絡外賣的認可價值也越來越高，消費者服務需求增加。

2023年1月11 日作者：靳晨曦、孫士強、盛維杰等在中國環(huán)境科學《中國廚余垃圾處理技術及資源化方案選擇》一文中也通過對8種廚余垃圾處理方式的回顧分析,得出廚余垃圾的資源化處理（飼料、昆蟲養(yǎng)殖、堆肥、轉化能源和高值化利用）是未來的發(fā)展趨勢，廢棄油脂煉制生物柴油+厭氧消化產(chǎn)甲烷+沼渣好氧堆肥的組合工藝可能是目前中國廚余垃圾合適的資源化處理工藝進行了闡述。

本文所述的智能環(huán)保廚房垃圾處理設備是當前較為智能的新型環(huán)保的廚房電器，目前市場上銷售的廚余垃圾處理設備在進行工作時均需要時刻通入水流進行沖洗，對水資源的浪費現(xiàn)象嚴重，并且現(xiàn)有的廚余垃圾處理設備由于油脂容易凝固在葉輪上影響正常工作，因此大多廚余垃圾處理設備都是禁止倒入熱油，影響用戶的使用體驗。

智能環(huán)保廚房垃圾處理設備的研究具有重要的意義，它可以有效地解決垃圾處理問題，減少垃圾污染，保護環(huán)境，改善城市環(huán)境，提高人們的生活質量。此外，智能環(huán)保廚房垃圾處理設備的研究還可以為垃圾處理行業(yè)提供新的發(fā)展方向，為垃圾處理行業(yè)帶來新的商機。

1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設備系統(tǒng)

1.1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設備系統(tǒng)組成

智能環(huán)保廚房垃圾處理設備，能解決現(xiàn)有技術造成水資源浪費的問題。該智能環(huán)保廚房垃圾處理設備包括水槽、切換單元、研磨單元和蓄水單元；研磨單元包括殼體，殼體內設有用以進行垃圾研磨的工作腔；蓄水單元包括蓄水箱和水泵；切換單元包括切換輪和固定塊，固定塊內設有用以容納切換輪的切換槽，切換輪與固定塊轉動連接，固定塊與水槽下端面固定連接；切換輪上端面沿圓周方向分別設有蓄水通孔、熱油通孔和研磨通孔，且蓄水通孔內可拆卸的設有濾水框；固定塊上分別設有與蓄水箱的進水口連通的蓄水流道、與污水管道連通的熱油流道和與工作腔連通的研磨流道。

切換輪內還設有與蓄水通孔連通的第一流道和與熱油通孔連通的第二流道，切換輪旋轉至蓄水通孔與水槽的出口相對位置時，第一流道同時與蓄水流道連通，水槽內液體可流入蓄水箱內。當切換輪旋轉至熱油通孔與出口相對位置時，第二流道同時與熱油流道連通，水槽內液體可流入污水管道內，切換輪旋轉至研磨通孔與出口相對位置時，水槽直接與研磨單元的工作腔連通。如圖1～5所示。

圖1 智能環(huán)保廚房垃圾處理設備系統(tǒng)

圖2 是圖1中A區(qū)域局部放大圖

圖3 切換單元處于研磨工位時內部結構示意圖

圖4 切換單元處于蓄水工位時內部結構示意圖

圖5 B-B向剖視圖

1.2 智能環(huán)保廚房垃圾處理設備系統(tǒng)工作原理

智能環(huán)保廚房垃圾處理設備采用電腦板IC自動控制程序，當廚余垃圾進入智能環(huán)保廚房垃圾處理器的入口時，智能感光頭接收到信號，通知水泵開始進水，進水口與蓄水箱的出水口連通，水泵的出水口與工作腔連通，從而水泵將水輸送至工作腔，用以研磨單元工作時將蓄水箱內儲存的液體輸送至工作腔內。

同時，智能環(huán)保廚房垃圾處理設備切換工作單元，包括切換電機、第一同步輪和第二同步輪，切換電機輸出軸和第一同步輪固定連接，第二同步輪和切換輪固定連接且兩者同軸，第一同步輪和第二同步輪通過同步帶配合傳動。不斷將廚余垃圾輸送至工作腔，經(jīng)過研磨單元研磨。

研磨單元包括切割電機，電機采用純銅漆包線交流電機，每分鐘轉速達2 000轉，當電機在負載下工作時，轉數(shù)變化不大，而且噪音低，具有使用壽命長等特點。旋轉板、多個葉輪、研磨環(huán)都采用SUS304不銹鋼材質，固定刀片采用刀盤設計和超高溫的粉末治金不銹鋼材質，使用時即安全、又可靠。且具有超強的耐腐蝕性、耐磨損性等諸多優(yōu)點。切割電機的輸出軸伸入工作腔內與旋轉板固定連接，旋轉板上端面沿圓周方向固定連接有多個葉輪，旋轉板上設有多個用以食物殘渣通過的旋轉通孔。研磨環(huán)和工作腔側壁固定連接，固定刀片位于旋轉板下方且和工作腔固定連接，固定刀片用以切割通過旋轉通孔的食物殘渣。殼體內設有與水泵出口連通的環(huán)形槽，環(huán)形槽與工作腔間通過多條第三流道連通；第三流道用以使水泵輸送的液體沖洗旋轉板和研磨環(huán)表面。

切換輪與水槽間設有密封圈。切換輪與固定塊間設有密封圈。殼體與固定塊間設有密封圈。密封圈也是智能環(huán)保廚房垃圾處理設備一個非常重要的部件，它采用無毒硅膠材質，柔韌性好，不易變形、耐高溫、耐腐蝕等特點。此材質能在（-40～230）℃的環(huán)境下正常工作，而且硅膠密封圈在工作后，只要用清水沖洗就非常干凈。它位于廚余垃圾處理設備進口和廚余垃圾處理設備出口之間，可以有效阻止廚余垃圾溢出。

當需要排放淘米水或洗菜水等可用于沖洗工作腔的廢水時，切換電機控制切換輪旋轉至蓄水通孔與水槽的出口相對位置，廢水將流入蓄水箱內，智能環(huán)保廚房垃圾處理設備的電腦板IC自動控制程序感應不工作，當廚余垃圾進入智能環(huán)保廚房垃圾處理器的入口時，智能感光頭接收到信號，啟動切換電機，控制切換輪旋轉至研磨通孔與水槽的出口相對位置，此時垃圾可從出口直接進入工作腔內進行研磨，同時水泵將蓄水箱內廢水輸送至環(huán)形槽內，廢水沿每條第三流道沖出，廢水以一定壓力噴射在旋轉板和研磨環(huán)上，可以有效防止旋轉板和研磨環(huán)上垃圾殘留和堵塞的問題，同時廢水從上至下噴射在廚余垃圾表面，也能提高垃圾通過旋轉通孔的速度，進而提高了研磨效率，并且避免了用自來水沖洗造成的水資源浪費；同時為了防止長條狀垃圾從旋轉通孔通過后堵塞管道，旋轉板下方設置的固定刀片刃口朝向應與旋轉板的旋轉方向相反，保證固定刀片刃口對通過旋轉通孔的垃圾進行切割；當需要傾倒熱油等易影響研磨單元性能的廚余產(chǎn)物時，切換電機控制切換輪旋轉至熱油通孔與出口相對位置，即可將污水直接排放至污水管道內。

2 結語

智能環(huán)保廚房垃圾處理設備與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點：通過切換單元將日常產(chǎn)生的廢水收集在蓄水箱內，在研磨單元工作時使用蓄水箱內廢水對研磨單元工作腔進行沖洗，極大避免了水資源的浪費，且提高了研磨效率；切換單元通過切換電機控制切換輪旋轉，使得切換單元可快速在蓄水工位、排污工位和研磨工位間切換，效率高，且簡化了結構，提高了空間利用率。