利用物理方法对餐厨垃圾分类处理研究

□ 刘家平 刘胜芳 河南工业职业技术学院

利用物理方法对餐厨垃圾分类处理研究

□ 刘家平 刘胜芳 河南工业职业技术学院

饭店、宾馆、学校食堂等每天都会产生大量的餐厨垃圾，分析其组成成分和特点，研究了一种利用物理方法处理餐厨垃圾的工艺流程，设计了实现餐厨垃圾单元化处理设备，可完成餐厨垃圾的物料粉碎、固液分离、油水分离、烘干收集，实现餐厨垃圾的无害排放和资源重复利用。

餐厨垃圾；单元处理

餐厨垃圾指饭店、宾馆、单位食堂等部门产生的食品废料、食物残渣等。餐厨垃圾成分以淀粉、蛋白质、动物脂肪为主，是废弃的食用油、水、蔬菜、米、面、肉、骨头、木质餐具和纸巾等混合物，含有丰富的营养物质和易腐败变质的特点，若不及时进行有效的处理，不仅污染周围环境，而且也会造成一定的资源浪费[1]。因此，对餐厨垃圾有效处理和利用，具有十分重大的意义。本文在分析餐厨垃圾成分的基础上，设计了一套利用物理方法、单元处理餐厨垃圾的工艺流程及设备，该设备可以在餐后1 h内及时处理餐厨垃圾，解决了餐厨垃圾在处理过程中时间过长、分类、运输、存贮困难等问题。

1 餐厨垃圾处理工艺

1.1 餐厨垃圾的成分

餐厨垃圾中，水分80%、干物料20%，干物料中蛋白质、脂肪、纤维占60%[2]。对餐厨垃圾的适当处理，能得到可观的经济效益和环境效益。

1.2 餐厨垃圾处理工艺流程

利用物理方法处理餐厨垃圾的工艺流程：餐厨垃圾—机械粉碎—固液分离—固体加热、烘干、收集；液体油水分离，收集油质、排放水分。

1.3 餐厨垃圾处理工艺流程说明

1.3.1 物料粉碎

餐厨垃圾中存在有大块物质如骨头、木质餐具等，会影响物料的转送，影响固液分离设备的运行、加热、烘干和收集的效果。为了提高设备对餐厨垃圾的处理效果，需要先将餐厨垃圾机械粉碎，增加餐厨物料在设备处理过程中的机械通过性，提高对固体物料加热、烘干、收集的效果和效率。

1.3.2 固液分离

餐厨垃圾中的水分含量占垃圾总量的80%以上，是餐厨垃圾很快发酵产生细菌和异味的主要诱因之一，因此，餐厨垃圾需要固液分离。本设备选用机械离心分离方法，可以分离餐厨垃圾中的95%以上水分，是餐厨垃圾处理设备的重要单元。离心法固液分离技术，结构简单，技术成熟、稳定、可靠，有效保障餐厨垃圾处理设备的正常运行。

1.3.3 固体烘干处理

经固液分离后的固体物料中仍有一定水分，不利于固体物料的保存。在此增加机械搅拌、电磁加热烘干单元，减少固体物料中含水量，达到易于保存的要求，烘干后的固体餐厨物料方便集中保存，用于生产动物饲料。

1.3.4 油水分离

利用油水不同的物理特性，设置油水分离池单元。分离后的水可以直接排入下水管道，分离后的油脂由机械泵抽取到存贮容器中，用于生产生物柴油。

2 餐厨垃圾处理设备

按照餐厨垃圾处理的工艺流程，为保证餐厨垃圾的处理的连续性，本设备将各处理单元串接在一起，其结构原理如图1所示。设备组成主要由送料斗、物料粉碎装置、固液分离装置、热风烘干装置、储料箱、油水分离装置、排水口、油泵、储油箱和智能控制系统等部分。

2.1 送料斗

送料斗位于设备上方，方便将待处理的餐厨垃圾输送到物料粉碎处理容器中，结构包括料斗、料斗盖和过虑网。过虑网是过虑在餐厨垃圾中可能有特大型骨头和木质餐具等杂质，防止进入设备中对设备工作造成影响。料斗盖用于隔开内部空间与外部空间，防止处理容器内的异味外泄。

2.2 粉碎单元

粉碎单元位于送料斗的下部，用于将大块的餐厨垃圾粉碎。为了使大块的餐厨垃圾顺利进入到粉碎部件，宜采用对辊结构，辊子表面可以具有斜纹或齿形形状。当餐厨垃圾通过时，在辊子的作用下，大块的餐厨垃圾（如大块的骨头等）被压碎，并在重力作用下进入固液分离单元。

2.3 固液分离单元

固液分离单元位于粉碎装置下方水平放置，采用机械离心原理，由电机、螺旋推进板、过虑内筒和承接液体的固定外筒组成。当电机工作时，带动螺旋推进板旋转，在离心力作用下实现固液分离，在螺旋推进板作用下，固体物料从一端移动到另一端，进入热风烘干单元。2.4 热风烘干单元

热风烘干单元采用热风机供热，由热风机、烘干筒和带螺旋板物料搅拌器组成，搅拌器的旋转速度控制在3～20 r／min，物料运动方向与热风方向相反，物料在搅拌器的作用下上下运动并与热空气充分接触，保证对物料的充分加热。设置湿度传感器，检测物料的湿度数据，通过控制系统对物料内部的温度和湿度自动调节，实现物料中含水量达到易于保存的要求。

2.5 储料单元

储料单元位于设备的底部，用于收集来自热风烘干单元的干燥物料，采用可拆式连接，方便对物料的收集和清理。

2.6 油液分离单元

油液分离单元位于设备的底部，与储料箱对齐，承接固液分离的液体，液体中的主要成份为水和油脂，利用油、水比重差别较大的物理原理，实现油水分离。油脂部分飘浮在上面由抽油泵吸入位于设备上部的储油箱中，分离的水中杂质可直接排出。

2.7 智能控制单元

智能控制单元由控制按钮和控制系统组成，控制面板包括开机、关机和急停等基本操作按钮和各功能单元工作状态的显示及调节按钮。各功能单元由各类不同功能的传感器收集信息，采用PLC智能控制，主要监控粉碎单元的电机工作转速和扭矩、固液分离单元螺旋推进机构电机的转速和扭矩、热风烘干单元的温度和物料推进速度及油液分离单元抽油泵对油脂吸纳的情况。PLC负责匹配各单元之间的相对运动关系，实现物料在整个处理过程中流畅。

图1 餐厨垃圾单元处理设备示意图

3 实验分析

通过设备实验，检测餐厨垃圾处理后的固、油、水，实现了固体物料的粉碎、烘干、收集，油脂部分的集中收集和费水的无害化排放。

4 结论

通过物理方法对餐厨垃圾分类处理研究，设计了餐厨垃圾单元化处理设备，具有结构小、进出料操作简单等特点，可促进餐厨垃圾的固体物料与油脂、水分的分离。固体物料经粉碎、烘干、收集，有利于保存，还可用作生物饲料；收集的油脂可用于生产生物柴油；分离的水分实现了无污染排放达，达到了对餐厨垃圾的无害化处理要求。

该设备不仅适用于各类饭店、宾馆、单位食堂等部门产生的食品废料、食物残渣处理，更适用于长期在海洋作业的轮船上对食品废料和食物残渣的处理，也同样适用于长期在野外环境下考查、施工的职工食堂对食品废料、食物残渣处理。

[1]王向会,李广魏,孟虹,等.国内外餐厨垃圾处理状况概述[J].环境卫生工程,2005,13(2):41-43.

[2]袁玉玉,曹先艳,牛冬杰,等.餐厨垃圾特性及处理技术[J].环境卫生工程,2008,16(2):43-48.

刘家平（1965—）男，河南南阳人，本科，副院长，副教授。研究方向：农业机械、机构设计、工程制图及计算机绘图。