餐厨垃圾预处理接收分选设备研究

齐鑫 于洋 白羽翔

摘要：本文阐述了餐厨垃圾预处理接收分选设备的组成和工作原理，提出了一种餐厨垃圾接收分选设备的总体设计方案和结构设计，获得了优化和创新的设计产品。

关键词：餐厨垃圾;接收设备;分选设备;优化创新

我国的餐厨垃圾占城市垃圾的50%以上，是一种被放错了位置的资源。随着国内外垃圾处理技术的进步，垃圾的资源价值逐步显现。目前，我国的餐厨垃圾处理方法大致分为堆肥、填埋、焚烧、粉碎处理和分选处理等。

堆肥法：该方法将餐厨垃圾中的有机物利用微生物发酵使其降解，最终形成腐殖质作为肥料或土壤改良剂使用，方法简单，技术要求低，实用性强，可以将废弃物减量40%以上，同时为土壤增加了有机质和氮磷钾等微量元素，部分实现资源化。但缺点是肥料质量不高、占地面积大、处理周期长，没有严格分选、杂质较多，这些因素导致堆肥处理垃圾存在一定的困难，处理效果并不理想。

填埋法：该方法虽然简单、投资费用少，但处理量大，占用大量土地资源，而且渗滤液易造成地下水资源和大气污染，影响周边居民的生活环境。同时存在严重的安全隐患，发酵产生易爆炸的甲烷气体等[1] 。

焚烧法：该方法可有效对城市垃圾体积进行减容;能彻底杀灭病原菌，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，如处理不当，极易产生剧毒物质二噁英，并随烟气排放到大气中[3] 。

粉碎法：该方法将餐厨垃圾粉碎直排到城市下水道，容易产生污水和臭气，滋生病菌和蚊蝇并导致疾病传播，有误凝块也会造成排水管道堵塞，并加重城市污水系统的负荷。

分选处理：该方法仅美国等少数发达国家在垃圾分类的基础上，利用餐厨垃圾中各种成分的比重、大小、磁性不同，采用物理、化学和生物等不同方法将各种垃圾实现分类，产品分类多，可用于资源回收利用。但投资较大，工艺复杂，多数国家尚未普及[3] 。

上述几种垃圾处理方法，大多数只能实现餐厨垃圾的减量化处置，而达不到无害化处理和资源化利用。

针对我国餐厨垃圾大多数圾都是混合原生垃圾，垃圾分类收集率普遍较低;垃圾有机物含量高，含水量大的特点。我们经过深入实际考查、研究、试验，并结合我国餐厨垃圾的特点认真进行分析，提出了一种餐厨垃圾预处理接收和分选设备。

餐厨垃圾预处理接收分选设备由餐厨垃圾收运车、集气装置、接料装置、分选装置、筛上螺旋输送装置和筛下螺旋输送装置、电控系统、液压站等部分组成。本文主要论述接料装置和分选装置的设计。

餐厨垃圾原料可通过餐厨垃圾收运车进行收集，运至卸料平台将原料卸入接料装置;原料在接料装置内经过初步的固液分离、螺旋输送和破袋处理后送至分选装置;分选装置通过拨料机构对固液分离后的垃圾进行分选处理，得到杂物和有机质;筛上螺旋输送装置用于输送杂物，筛下螺旋输送装置用于输送有机质。

2 接收装置的设计

2.1工作原理

接收装置主要由液压马达、传动装置、接收槽体、螺旋叶片、立式齿轮破袋装置、排料口、卧式行星破袋装置组成。液压马达通过传动装置可带动无轴螺旋叶片旋转用于原料的输送;槽体内设有若干直径20mm滤液孔，用于餐厨垃圾的固液分离;排料端设有立式齿轮破袋装置和卧式行星破袋装置，破袋装置设有若干破袋刀可用于袋装垃圾的破袋。

通过对国内类似设备技术资料的收集和整理，在与中国城市建设研究合作研发的试验机的基础上，我们将设备的驱动方式由减速电机改为液压马达，同时对传动机构的机械密封形式、破袋装置进行优化设计。具体如下，传动机构机械密封形式采用唇形密封、浮动密封和0型密封圈的组合形式，可有效防止渗滤液深入;立式齿轮破袋装置的破袋刀若干均布，通过外啮合齿轮传动形式，利用破袋刀周期旋转实现袋装垃圾破袋;卧式行星破袋装置，通用行星传动机构使内外破袋刀做差速相对运动，实现袋装垃圾破袋功能。图3所示为组合密封结构图。

3.1工作原理

分选装置主要由分选箱体、拨料机构、弧形筛板和液压马达等组成。采用液压马达带动

拨料机构周期性往复运动，相邻两个摆头做相对往复运动，将餐厨垃圾中50mm以上的瓶、罐、餐具、木棍、大块骨头、玻璃器具等杂物和50mm以下的淀粉类食物、植物纤维、蛋白质、脂肪、无机盐和含有少量氮、磷、钾等微量元素的有机质进行分离，对袋装垃圾等进行剪切撕裂，使物料散落，具有破袋功能。

3.2 创新设计

该设备是独立自主研发设计，具有完全的自主知識产权。设备驱动方式采用曲轴机构;筛板采用带滚轮的弧形动态设计、拨料机构的摆头摆动时与滚轮接触，使滚轮绕轴旋转，防至垃圾堵孔;拨料机构的摆头设有防卡阻的弹簧伸缩机构，当存在金属、陶瓷等硬物质卡在摆头底部时，弹簧自动伸缩避让;当存在金属、陶瓷等硬物质卡在筛孔内时，拨料机构卡阻不动会将故障状态反馈给控制系统，系统将自动实现设备反转，在一定时间内，设备若仍未正常工作，将自动报警提示并停机工作。

4 控制系统

该控制系统主要由信号监测系统、数据处理及通讯系统、设备驱动系统三部分组成。

信号监测系统主要采用磁感、光电、电桥传感、激光测距等技术对设备运行速度、运行状态等进行监测，将各种采集信号发送到数据处理系统。

数据处理及通讯系统主要由PLC、工业计算机、触摸屏、操作面板等部分组成，通过对采集数据进行整理分析，实现设备参数自动调整和自动预警。

设备驱动系统主要由变频、伺服、电源、控制、保护等部分组成。接收数据处理及通讯系统对其下达运行指令，控制设备运行，并通过信号监测系统将运行数据反馈给数据处理系统。

5 结语

1.本设备经产品优化和创新设计后，已成功用于国内多个餐厨废弃物无害化处理和资源化利用项目，可日处理餐厨垃圾100吨，自动破袋率达到95%以上，自动分选率90%以上。

2.本设备具有负载能力大、透筛性好、噪音低、节省空间、筛分效率高、自动化程度高等优点，可替代现有的餐厨垃圾分选设备，如振动筛、滚筒筛、步进筛等。

参考文献：

[1] 徐国华.城市垃圾问题及处理对策[J].环境科学与管理，2006，6（31）：29-31.

[2] 刘玉成，刘玉斌，李太福.城市固体垃圾焚烧的二次污染控制实现技术[J].环境科学与技术，2006，29（5）：97-99.

[3] 张荣，施昱.城市生活垃圾自动分选技术[J].环境科学与技术，2008，2（31）：104-107.

作者简介：

齐鑫（1986-）男，辽宁鞍山人，现就职于鞍山重型矿山机器股份有限公司，主要从事垃圾处理设备及振动筛设计研究工作。

（作者单位：1鞍山重型矿山机器股份有限公司;2辽宁忠旺集团有限公司）