發布時間：2022-06-11所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著社會的發展和人們生活水平的提高，餐廚垃圾處理逐漸成為環境治理中的重要問題。由于我國人口眾多，餐廚垃圾產量巨大，因此在餐廚垃圾收運處理上存在極大的難度。針對我國北方餐廚垃圾的成分進行分析，根據分析的餐廚垃圾成分設計了一種中小型餐廚垃圾處理設
摘 要：隨著社會的發展和人們生活水平的提高，餐廚垃圾處理逐漸成為環境治理中的重要問題。由于我國人口眾多，餐廚垃圾產量巨大，因此在餐廚垃圾收運處理上存在極大的難度。針對我國北方餐廚垃圾的成分進行分析，根據分析的餐廚垃圾成分設計了一種中小型餐廚垃圾處理設備。該餐廚垃圾處理設備由三相分離系統、破碎系統、烘干滅菌系統及自動控制系統組成，以制作干飼料為主要目的，同時析出并統一收集油液，用于后期制作生物柴油等燃料。
關鍵詞：餐廚垃圾;成分分析;工藝流程;設備系統
餐廚垃圾主要是由于人們在餐桌上的浪費行為以及食品加工運輸過程處理不當導致新鮮的食物受到污染所產生的。受我國飲食習慣的影響，在餐桌上的食品浪費尤為嚴重。我國的餐廚垃圾多數集中在城市，而我國城市垃圾中餐廚垃圾占 50% 以上。這不僅形成了嚴重的資源浪費，也給人們的身體健康帶來了嚴重威脅 [1]。所以，如何有效處理餐廚垃圾已經成為我國推進城市化建設道路上必須克服的問題。餐廚垃圾成分復雜，其中脂肪、蛋白質等有機物占比高達 75%，同時水分占垃圾總重量的 80% 以上。因此，餐廚垃圾具有極高的回收再利用價值。但是，餐廚垃圾大部分混合在人們的生活垃圾中不易區分，大大增加了餐廚垃圾處理的難度。當前，我國的生活垃圾分類項目已經進行了試點運行。為了更好地配合垃圾分類，推進我國城市化建設，如何及時有效地處理餐廚垃圾成為亟需解決的問題。
餐廚垃圾已經嚴重影響到人們的生活和社會環境。目前，大型的垃圾處理設備已經得到實際應用，但是大部分的餐廚垃圾產地與大型垃圾處理設備相距較遠 [2-3]，因此急需設計一種中小型可移動餐廚垃圾處理設備，從而高效處理餐廚垃圾。
1 餐廚垃圾成分分析
對某高校食堂的餐廚垃圾進行抽樣分析，餐廚垃圾的成分組成見表 1，餐廚垃圾的營養成分組成見表 2。
3 餐廚垃圾處理工藝
根據餐廚垃圾成分分析，餐廚垃圾主要處理工藝如下
3.1 三相分離
我國的飲食習慣決定了餐廚垃圾含有大量的油脂，而餐廚垃圾中的油脂分離回收后經生物處理可以轉化為生物柴油，有很高的經濟價值。不進行分離直接處理餐廚垃圾，會使其中的油脂不利于后期的生物處理。
3.2 破碎
餐廚垃圾中的大塊雜物會影響餐廚垃圾處理的效果和效率，增加了餐廚垃圾的處理難度。所以，餐廚垃圾破碎處理尤為重要。
3.3 烘干滅菌
餐廚垃圾中的水分含量占垃圾總量的 65% 以上。三相分離后仍有相當一部分水分沒有排出，所以烘干是制作干飼料必不可少的步驟。此外，餐廚垃圾中含有大量的細菌和微生物，直接制成飼料會危害家禽家畜，而高溫及紫外線滅菌工藝能有效保障家禽家畜的健康 [3]。
4 餐廚垃圾處理設備系統設計
該設備采用三相分離、大塊廢料篩除、破碎途徑烘干滅菌等工藝處理餐廚垃圾，工作流程如圖 1 所示。
該設備為一體式結構，占地面積小，可獨立完成對餐廚垃圾的處理�；窘Y構如圖 2 所示，主要包括三相分離系統、破碎系統、烘干滅菌系統及外殼。
4.1 三相分離系統餐廚垃圾處理設備的三相分離系統位于入料口下方，能達到將餐廚垃圾中的固體、水分和油脂分離的目的。設備中的三相分離系統包括箱體和旋流分離器兩部分;箱體底部設有出料口，側壁設有出油口和排水口，箱體內側設有導流斜面，斜面上開有橫置凹槽和小孔。
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原料通過進料口進入旋流分離器中進行旋流分離。含量較高、密度較大的底流通過底流出口落入螺旋輸送機，含量較少、比重較小的溢流液通過溢流口落入箱體中。溢流液經過箱體的斜面時，會被斜面上的不規則凹槽和小孔將細小的油霧聚合到一起變成大的油滴，然后落入箱體中進行物理沉積。經過箱體內濾網過濾可析出油液，并通過出油口流出。此外，箱體上設有排水口，可將廢水排出 [4]。
因為第一次固液分離時底流中有殘余的油液，為了充分分離需進行二次分離。在二次分離中，含量較高的底流通過底流出口落入廢料儲存罐，分離廢水和油液的方式與第一次分離相同。三相分離系統如圖 3 所示。
4.2 破碎系統
該設備的餐廚垃圾破碎系統有粗篩和破碎兩個作用。粗篩機過濾餐廚垃圾中體積過大的固體雜質，一方面保證餐廚垃圾飼料的質量，另一方面延長破碎機的使用壽命。粗篩機包括進料口、濾網、刮刀、排料斜面、廢料排料口和刀架出料口，其中刮刀設計為弧形。減速器通過膜片聯軸器連接到雙齒輥式破碎機。雙齒輥式破碎機包括進料口、機殼、傳動齒輪保護殼、出料口、主動輥、從動輥、剔齒裝置和傳動齒輪。其中，主動輥和從動輥為細碎輥，在齒輥上方設有進料口，并與粗篩機出料口相連。機座的下方設有出料口，出料口與集料箱相連。
針轉動，物料倒入濾網，刮刀通過刀架的轉動將大塊異物帶到廢物排料口通過排料斜面去除，而合格的餐廚垃圾通過濾網落入破碎機中。減速器將電機動力扭矩通過聯軸器提供給破碎機主動破碎齒輥，然后經過齒輪傳遞給從動輥。這里破碎輥齒為細破碎輥齒，輥齒之間若有異常物料黏著，可通過剔齒刀剔除。破碎后的物料通過箱體底部排出。破碎系統如圖 4 所示。
4.3 烘干滅菌系統
烘干滅菌系統位于破碎機下方。餐廚垃圾中，固化物經破碎機破碎成細小顆粒后，排入烘干滅菌系統。烘干滅菌系統對餐廚垃圾進行攪拌、烘干及高溫滅菌，包括攪拌組件、加熱模塊和紫外線滅菌燈。烘干滅菌系統底板由電磁加熱板組成，頂部設置有紫外線滅菌燈，進料口內部有翻料桿，確保物料受熱均勻，提高烘干效率 [5]。
餐廚垃制作干飼料是比較常見的餐廚垃圾處理方式。通過高溫及紫外線兩道滅菌工藝，大大降低了因為飼料來源而產生傳染疾病的情況。該烘干滅菌系統的三維結構剖面如圖 5 所示。
經過烘干滅菌系統內的烘干滅菌工藝流程后，物料經過與糠、麩等輔料混合制成干飼料。
4.4 自動控制系統控制部分采用外加擴展 ADC 模塊的西門子公司的 s7- 300PLC，實現數據采集、閉環控制、設備啟�？刂�、自動 / 手動控制和現場報警等功能 [6]。溫度傳感器選用熱電偶溫度傳感器。控制系統的硬件結構如圖 6 所示。
自動控制部分通過程序控制實現進料、三相分離、垃圾破碎、烘干、滅菌以及出料等功能，并且實時監控工作情況且可進行相關操作。通過數據采集模塊采集液位、溫度等數據，通過閉環控制實現設備的啟�？刂啤鞲衅鳈z測到異常動作數據時會發出故障報警，可以通過按鍵手動控制急停。顯示裝置可以實時顯示各個設備的運行情況，便于對餐廚垃圾的處理狀況進行估計。設備由 PLC 對系統進行控制，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，在工業控制中已廣泛使用。此外，此可編程控制器編程簡單，降低了維護人員的工作難度。
5 結語
餐廚垃圾處理設備未來的發展趨勢是集自動化、小型化、低能耗等功能于一體，正是該設備的優點所在。餐廚垃圾經過處理后，脫去餐廚垃圾中的大部分油分、水分及廢料，保留餐廚垃圾中的營養成分，減少垃圾固體部分造成的環境污染問題，明顯實現了垃圾就地減量，大大降低了運輸成本。經過該處理設備可以回收餐廚垃圾大部分的油脂作為生物柴油，大大提高了能源利用率。破碎系統可以過濾大部分餐廚垃圾中的廢料，并將餐廚垃圾破碎為細小顆粒用于制作飼料，因此對能源問題、環境保護、垃圾資源化及城市生活環境都有積極作用。——論文作者：王義文 1 付鵬強 1 宋錦東 2 石洪影 2 孫秋君 2
參考文獻
[1] 沙濤，遲子芳 . 餐廚垃圾處理設備的現狀與發展趨勢研究 [J]. 環境科學與管理，2015，(8)：41-43.
[2] 劉玉德，繩以健，石文天 . 餐廚垃圾處理設備研究 [J]. 北京工商大學學報(自然科學版)，2011，(6)：69-72.
[3] 何鳴 . 關于餐廚垃圾處理設備發展的思考與建議 [J]. 資源節約與環保，2016，(8)：166.
[4] 黎明 . 垃圾收運系統設備的應用 [J]. 工程技術，2018，(9)： 64-74.
[5] 羅文苑，劉鵬，徐超 . 小型餐廚垃圾處理設備的設計 [J]. 廣船科技，2016，(3)：19-21.
[6] 張慧敏，黃程，湯國平 . 新型餐廚垃圾處理設備的研究 [J]. 食品工業，2018，(6)：219-222.
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