餐厨垃圾脱液预处理技术及装备设计

周能军

摘 要：在人们日常生活中，不管是家庭做饭还是饭店，厨房都会产生很多餐厨垃圾，对于这些餐厨垃圾，应该采用合适的技术和装备进行有效处理，而脱液预处理技术和装备包括在内。基于此，本文首先介绍了本文研究的背景，然后分析了餐厨垃圾脱液预处理技术，最后提出了餐厨垃圾综合处理装备，以供大家学习和参考。

关键词：餐厨垃圾;脱液预处理技术;装备设计

在处置餐厨垃圾中餐厨垃圾脱液预处理发挥着至关重要的作用。研究应用螺旋挤压固-液分离技术来脱液处理餐厨垃圾，对螺旋挤压中的各个影响因素对脱液过程产生的影响进行分析。总结研究结果，设计出餐厨垃圾综合处理设备，而且在样机设备上针对餐厨垃圾采用螺旋挤压脱液处理的技术，比较每种螺旋转速以及物料状态影响脱水过程。结合实验最终研究结果以及具体使用状况，站在客观公正的角度，对设备的使用效果作出评价，以保证评价结果的合理性和科学性。

1 研究背景

餐厨垃圾，简单来说，是指人们餐后排放出来的食品类有机废弃物，来源途径有很多，比如：高校食堂以及企事业单位等等。结合国家统计局数据表明，2019年城市生活垃圾清运量已经远远超过21万吨，而在城市生活垃圾中餐厨垃圾占据的比例相当高。餐厨垃圾往往有很多特征，主要包括以下几点：第一，富含生物质，约18%，可以资源化利用。第二，富含水分，很有可能出现腐败变臭的情况。第三，富含脂类以及盐类，直接影响资源化产品质量。要想防止浪费大量的资源以及污染环境，需要科学处理餐厨垃圾。

2 餐厨垃圾脱液预处理技术

之前很多人已经深入探究固-液分离领域，在装置研究和开发中应用获得的研究成果，所以出现各种型号的固-液分离装备。具有代表性的装备通常包括带式压滤机，还有厢式压滤机等等。相对于其他固-液分离装备而言，由于螺旋挤压脱水装置具有很多特点，比如：连续操作、经济性高以及脱水效果显著等等，适用于餐厨垃圾脱液预处理。

2.1螺旋挤压固-液分离技术

就螺旋挤压脱液装置来讲，通常是由很多部件组成，主要包括脱水螺旋，还有滤筒等等[1]。在进料口位置注入物料，在电机的作用下脱水螺旋进行转动，而且向前面输送固-液混合物，形成一种挤压力，利用压力挤出和收集滤液，在机头位置将固体成分挤出来，以确保挤压脱液整个过程得以真正实现。

2.2分析对固-液分离过程造成影响的因素

在螺旋挤压脱液中很多因素容易对脱液过程的进行造成影响，具体如下：

（1）螺旋结构

就螺旋挤压脱液装置来讲，最主要的部件是螺旋，螺旋结构容易对固-液混合和的分离水平产生影响。普遍使用的螺旋结构有很多，比如：等径螺旋，还有变径螺旋等等。在工程具体应用中要想获得明显的脱液效果，应该广泛应用两种螺旋结构，一种是变径螺旋，另一种是间断螺旋。首先，就变径螺旋来讲。由于其自身有压缩比，在螺旋输送方向上机筒和螺旋组成的流道界面不断缩小，利用缩减流道体积而实现建压的目标，以推动固-液混合物的挤压脱液。其次，就间断螺旋来讲，其特征主要是螺旋并非连续，而是间断的，内部物料受到的推动力符合规定数值后，才可以推到接下来的间断位置，就算是在旋转速度很快的情况下，也可以明显减少固-液混合物中的含水率。

（2）螺旋转速

对于螺旋挤压脱液而言，螺旋转速是关键的操作参数，转速大小对固-液混合物多个方面都有影响，比如：处置产量，还有分离效果等等[2]。转速的加快尽管能够增加处理产量，然而也容易造成固-液混合物在机筒中不会停留很长的时间，对液体渗流是非常不利的。

（3）机头出口面积

在挤压脱液中若只是依赖机筒以及螺旋对物料的作用进行固-液分离，要求螺旋长度应该相当长，而且压缩比也相当高。对于该问题，利用缩减机头出口位置的面积，可以使物料挤出时有更大的阻力，使机筒中固-液混合物具有较大的压力，以获得良好的固-液分离效果。

3 餐厨垃圾综合处理装备

3.1餐厨垃圾综合处理装备设计

自主设计的餐厨垃圾资源化处理装备，包括很多方面，比如：螺旋挤压固-液分离装置，还有混合物发酵仓等等。

3.2餐厨垃圾螺旋挤压固-液分离实验研究

餐厨垃圾有着相当复杂的物性，为了可以对研发设备的使用效果进行科學验证，必须要针对餐厨垃圾资源化处理装备展开实验研究。

（1）实验原料

将餐厨垃圾作为实验物料，来自于某市美食广场的晚餐剩餐。在实验前必须要分类选择处理杂质，包括塑料杯以及纸袋子等等[3]。并且在实验前必须要认真测量初始物料含水率，为了可以避免测量结果存在误差，在取样前应该使用木棒均匀搅拌处理餐厨垃圾，重复取样、烘干以及计算含水率，用含水率的平均值表示餐厨垃圾初始含水率。

（2）研究转速影响脱水过程

在螺旋挤压固-液分离中螺旋转速容易影响两个方面，一方面是产量，另一方面是物料的固-液分离过程。通过对螺旋转速进行适当的调节，科学验证餐厨垃圾固-液分离受到转速的影响，各种转速下出料口位置餐厨垃圾都有着不同的含水率。通常，转速与出料口物料含水率呈正比，如果转速很高，那么，出料口物料含水率也很高，反之，如果转速很低，出料口物料含水率也很低，这就不难发现，转速可以抑制脱液过程。其实，之所以这样，其根本原因在于随着转速越来越高，物料在机筒中停留时间越来越少，相同条件下从滤饼穿过且渗出的液体量也降低，简单来说，就是固-液分离效率下降。通过研究三种状态的餐厨垃圾螺旋挤压脱液过程，得出餐厨垃圾的状态：物料1 的含水率是82.65%，存置状态是当天处理;物料2 的含水率是82.67%，存置状态是存置一天;物料3的含水率是85.2%，存置状态是当天处理。图1是三种餐厨垃圾的固-液分离前和分离后的含水率以及减容率的变化图，从图中可以发现，就相同含水率的餐厨垃圾来讲，当天处理可以获得显著的脱液效果;有些餐厨垃圾含水率很高，尽管可以降低餐厨垃圾，然而出料口物料含水率还是相当高的，在脱液下让餐厨垃圾在自身的重力作用下实施沥水处理，这在很大程度上可以保证餐厨垃圾脱液过程顺利进行。

结语：

总而言之，本次研究中可以得出两个结论，一是对螺旋挤压过程的影响因素进行分析，设计出可以对餐厨垃圾进行处理的装备，而且做好加工以及调试;二是实地将餐厨垃圾当做处理对象，对脱液过程受到转速以及餐厨垃圾存置状态类的影响进行研究，最终的研究结果显示，要想确保脱液稳定进行，不仅转速保持很慢，而且就地处理餐厨垃圾。

参考文献：

[1]王强，陈志伟，张魏龙，余惠兴，汪守成，梁剑光.复合菌株对餐厨垃圾发酵效果及其资源化利用[J].广东化工，2021，48（10）：165-167.

[2]刘鑫. 热水抽提预处理餐厨垃圾及其水解液用于少根根霉和黑曲霉发酵[D].北京化工大学，2020.

[3]孙邦雨，张冰.餐厨垃圾脱液预处理技术及装备设计[J].再生资源与循环经济，2017，10（05）：32-35.

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