家用型餐厨垃圾处理器的研究报告

陈 艳 毛绎如

(1.浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018；2.杭州市长寿桥小学六(7)班，浙江 杭州 310003)

1 家庭餐厨垃圾的情况

1.1 高含水量、高有机质含量

家庭餐厨垃圾具有高含水量、高有机质含量的特征。餐厨垃圾的含水率一般在70%～80%，收集、运输和处理都带来很大的难度。垃圾渗水对地表水和地下水也造成污染。有机质含量高，氮、磷、钾等营养元素含量较高，易腐败，但是作为肥料的再利用价值高。

1.2 以减量和资源化为目标

家庭餐厨垃圾平均占生活垃圾的60%以上，收集、运输、处理的量都不小，因此在源头进行垃圾处理，第一要达成的目标是减量，减少家庭餐厨垃圾的排出量。第二是资源化，因为餐厨垃圾含有大量的有机质，经过处理可以作为家庭园艺的有机肥料使用，最终也达到减量的目的。

2 国内现有餐厨垃圾处理的情况

2.1 填埋

我国餐厨垃圾量大，收集、运输途中对环境产生污染。填埋占据容积量大，而且垃圾渗水对地表水和地下水也造成污染。

2.2 机械研磨性处理

目前我国偶尔可见的餐厨垃圾处理器都是进口大型处理设备，适用于食堂、大型餐厅等。

大型餐厨垃圾处理器，主要是机械研磨性。通过高速旋转的刀片将各种餐厨垃圾切碎成微小颗粒，再冲入下水道，这种垃圾处理器在国外有相当的普及率，但不适宜在我国大规模地普及，其理由是：

(1)将餐厨垃圾的颗粒排入下水系统后，容易加重污水的污染程度，有时还会引起下水管网的堵塞，也增加了城市市政污水处理厂的压力。

(2)我国人民的餐饮习惯，餐厨垃圾中的油脂含量相对较高，尤其当动物脂肪在低温下就会在排水管道内凝结成块，日积月累容易造成管道堵塞，并且很难清理，使得城市的排水能力大大降低。

(3)我国的餐饮由于许多城市雨水和污水管还未完全分离，使用这种方法会造成对自然水体的污染。

3 家用生化型餐厨垃圾处理器的总体设计

图1 处理技术工艺流程图

3.1 预处理

首先进行粉碎等预处理。粉碎后的垃圾可进行固液分离。餐厨垃圾在经过了分选、粉碎后仍然含有一些颗粒较小，但是在厌氧反应器中不能够被降解掉的固体物质，如细砂等。这些固体物质进入反应器后通过内部搅拌，会磨损反应器和搅拌器，降低设备使用寿命。长时间运行时，还会在反应器底部形成堆积，降低反应器的有效使用体积。通过固液分离可使得这部分固体物质从垃圾中分离出去，只剩下可降解物质进入反应器，从而提高厌氧发酵罐的工作效率，保证产气稳定，进而保证整个厌氧装置的高效稳定运行。

3.2 微生物生化处理

微生物处理是该种处理技术的核心技术，微生物处理技术微生物菌的发酵原理是以餐厨垃圾作为培养基(调整碳氮比为25：1)、按照一定比例投入复合菌种，在一定的PH值、发酵温度、含水率的条件下，进行短时间的好氧发酵，促进微生物菌分裂增殖速度达到对数级，实现转化蛋白的作用，降低含水率，使微生物菌在此时生成芽孢体，进入休眠状态，能够很好地保存产物。

微生物菌种个数达到108cfu/g以上，微生物处理技术选取自然界具有新陈代谢活力、增殖、作用能力强的天然复合微生物菌种，包括芽胞菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等十几种菌种，以一定的比例加入发酵，复合菌协同作用，增速繁殖，保证了发酵产品中的菌数。原料经过微生物的生长代谢已经发生了分解转化，故不存在蛋白同源性问题。应将大分子蛋白位点经过微生物发酵全部转变小分子蛋白位点，即全部转变成为小分子蛋白和小肽等更容易被吸收的蛋白，而不再是原来的动物源性蛋白和植物源性蛋白。

为保证标准化操作，进入生化处理设备中的餐厨垃圾首先需要加入调整材调节其含水率，再配以一定比例的微生物原菌后，一般要经过几个小时的发酵及干燥，经干燥冷却后的物料含水率≤13%以下。经灭菌和稳定熟化后的物料，通过出料口排入密封的皮带输送机中，然后输送至后处理。

3.3 后处理

后处理由斗式提升机、半成品仓、成品仓以及分级筛、均混设备和自动计量设备组成。

熟化物料经带式输送机和斗式提升机进入半成品仓，经初步筛选去除木块、塑料等物质后，通过磁选截留筛下物内的铁质金属后进入成品仓，并完成装袋。筛上物则无利用价值，直接送去填埋。

4 家用型餐厨垃圾处理器的优点

4.1 一次发酵堆肥，环保又实现了资源再利用

本项目中，餐厨垃圾通过微生化分解发酵堆肥，经过机器出来的物质，可以直接作为家庭园艺的有机肥料，形成了良好的资源循环再利用。大处理量，一次可处理10L以下食物垃圾，操作简单，使用方便，带自动清洗系统；大漏斗，减少倒运次数。低噪音，振动小。

4.2 耗电量小

以普通家庭为例，如平均每日产生固体性餐厨垃圾5kg，处理10kg餐厨垃圾约用时10min，耗电约0.25度，每月30天计，用电量约为0.25×30=7.5度。本项目中，垃圾分解过程借助了微生化的作用，相比较其他原理的处理器，例如干燥式厨余垃圾处理器，要省电。自带过载保护系统，保护电机，延长设备寿命。

4.3 除臭功能

生化型垃圾处理器因为有独特的发酵过程，必定会产生臭味，因此配置了除臭功能。在餐厨垃圾里放入活性炭等碎片，在排气口通过白银催化剂来除臭。

4.4 体积合适，适宜家用

本项目设计的处理器采用不锈钢整体拉砂面板，高档大方。拟安装在厨房，可以在水槽下方，也可以单独放置。

5 总结

本项目所研究的家用生化型餐厨垃圾处理器，系统结构包括斜齿圆柱齿轮磨辊粉碎、餐厨垃圾脱水和压缩、菌剂喷淋、搅拌发酵、出料等，结构紧凑合理，创新性高。针对城市餐厨和果蔬类生物质垃圾特点，进行机械与人工辅助分选结合的垃圾破袋和分选装置的优化设计方法，合理设计动静刀具的形状、径向间隙等，实现高效破袋分选过程的低能耗。针对餐厨和果蔬类生物质垃圾多组分、多物性、形状体积各异的特点，在现有多功能双轴螺旋垃圾给料技术研发的基础上，研制物料低速破碎、中速均质、高速浆化、离心及筛分除杂的一体化预处理技术与设备，功率消耗低、运行经济。研究加热脱油和沉淀及油水离心分离方法，对油脂分离回收工艺各环节的设备与运行参数进行合理匹配、选型、优化，实现系统的安全、高效、低耗运行。研究预处理过程物料的优化输送技术和精确控制方法，保证高固体厌氧消化系统的稳定连续高效运行。研究生物质垃圾预处理过程除臭关键技术，采用物理、生物相结合的除臭控制方法，提出合理除臭方法和工艺，减少系统的臭气排放，保护作业环境。设备可以在较短的时间内实现餐厨垃圾的减量化处理，过程无污染，无气味释放，产物环保，可以作为家庭园艺的化肥使用，具有较大的经济和社会价值，产品和技术创新性高。