城镇规模化餐厨垃圾预处理设备的研究

林仞

（福州市红庙岭垃圾综合处理中心，福建 福州 350005）

在某些城市,由于餐厨垃圾没有进行有效的处置，餐厨垃圾处于管理无序、任意处置的状态，许多餐厨垃圾通过私人上门承包收购后运往加工场简单加工，这样既影响环境卫生，又带来了食品安全隐患。建设规模化餐厨垃圾处置设施既可以解决城市餐厨垃圾污染问题，也可以实现餐厨垃圾的资源化利用。根据餐厨垃圾的特点，结合厌氧消化系统对进料的要求，需要对餐厨垃圾进行预处理，本文探讨适用于我国城镇的规模化餐厨垃圾预处理设备。

1 餐厨垃圾预处理与各子系统关系

餐厨垃圾的处理是一个复杂的过程，包括餐厨垃圾预处理、厌氧消化、生物柴油制取、沼气利用、沼渣脱水处理、渗滤液处理等子系统。其中餐厨垃圾预处理主要影响到后续的厌氧消化处理和生物柴油提取，也影响到后段设备的正常稳定运行，因此对餐厨垃圾进行预处理尤为重要。餐厨垃圾预处理与各子系统关系如图1所示。

图1 餐厨垃圾预处理设备模块化联用图

2 餐厨垃圾预处理设备的功能和类型

餐厨垃圾预处理设备的功能是对餐厨垃圾进行接收、分选、破碎、制浆、固液分离、粗油脂提取。去除餐厨垃圾中的杂质（塑料、酒瓶、金属等），并提取生物柴油进行资源化利用。

餐厨垃圾预处理设备的类型有一体式和模块联用式。一体式设备集接收、搅拌、破碎、分选功能于一体，便于自动化处理。但偏于小型化，处理规模较小。模块联用式采用接收设备、粗分选设备、精分选设备、三相分离设备模块化联用的方式，处理规模较大，设备占地面积较大。由于采用模块化方式，便于维修管理，同时各模块化设备之间应互相匹配，协同运行。预处理设备类型比较如表1所示。

表1 餐厨垃圾预处理设备类型表

城镇餐厨垃圾的处理量规模可达到每天200吨以上，宜采用模块化设备联用方式对餐厨垃圾进行预处理。根据餐厨垃圾预处理设备的功能划分，预处理设备模块化联用方式如图2所示。

图2 餐厨垃圾预处理与各子系统关系图

3 餐厨垃圾预处理设备机械设计要求

3.1 接收设备设计要求

餐厨垃圾接收设备用于实现餐厨垃圾的接收、储存、粗破碎、输送功能。根据餐厨垃圾每天200吨的处理能力，餐厨垃圾接收设备包括2台容积75m3的接收料斗和4台双螺旋给料机。设备设计要求如下：

3.1.1 接收料斗主体材质可采用碳钢+316不锈钢内衬，具有抗腐蚀性。

3.1.2 接收料斗顶部应设置顶盖，不卸料时顶盖可以自动关闭防止臭气外溢。

3.1.3 双螺旋给料机设置在接收料斗底部，主要对大块垃圾及袋装垃圾进行粗破碎，并挤压出餐厨垃圾中的渗滤液。

3.1.4 接收料斗和双螺旋给料机设备参数如表2、3所示。

表2 餐厨垃圾接收料斗的设备参数表

表3 双螺旋给料机设备参数表

3.2 粗分选设备机械设计要求

接收设备接收的餐厨垃圾输送进入粗分选设备，粗分选设备的主要包括大物质分选机和配套液压泵站。

3.2.1 大物质分选机采用机械化分选方式对餐厨垃圾进行搅拌破碎分选。

3.2.2 大物质分选机内部的旋转螺旋装置可对大尺寸物质进行搅拌破碎并进行分离，大尺寸物质 如玻璃瓶、饮料瓶、易拉罐）分拣出后可进行回收再利用。

3.2.3 大物质分选机底部的格栅缝隙设置为60mm，经螺旋装置搅拌破坏后的小物质经格栅筛分后输入精分选设备。

3.2.4 大物质分选机结构示意图如图3所示、设备技术要求如表4所示。

表4 大物质分选机设备技术要求

图3 大物质分选机结构示意图

3.2.5 配套液压泵站为大物质分选机提供液压传动动力，提供工作压力≥25MPa，有利于保障大物质分选机的安全稳定运行。

3.3 精分选设备机械设计要求

经粗分选设备后的餐厨垃圾再经螺旋输送机送至精分选设备进行精细分选。精分选设备作用：对粗分选后的物料再进行精细分选，将餐厨垃圾中小杂质物料分拣出来，并进行浆化处理，形成有机浆料。精分选设备主要为精分机，再加上配套的变频电机和输送设备。

3.3.1 精分机驱动方式采用变频电机驱动，可适应机械化连续运行。

3.3.2 精分机内部的螺旋装置高速旋转产生离心力，分离出粒径在20mm以上的杂质，主要有塑料、陶瓷、玻璃瓶、瓶盖、筷子、骨头、贝壳等。这些杂物采取外运填埋处置。

3.3.3 精分机底部的格栅缝隙设置为20mm，可筛选出的20mm以下的物料。

3.3.4 旋转研磨器采用高强度镍铬合金，具有较高的切割强度和耐腐蚀性，可以破碎各种硬度较高的物料，研磨后有机浆料细度达5mm以下。马达转速应达到每份钟1700转，旋转研磨器应设置热过载保护装置，防止过热时对设备造成损坏。

3.3.5 精分机结构示意图如图4所示、设备技术要求如表5所示。

图4 精分机结构示意图

表5 精分机设备技术要求

3.4 三相分离设备机械设计要求

经精分选设备后的有机浆料进入三相分离设备。三相分离设备主要包括：加热制浆罐、三相分离机、离心泵、螺旋输送机。

3.4.1 加热制浆罐对有机浆料进行加热。根据经验值，有机浆料加热到70℃温度左右，可以在后续的三相分离机中很好地实现固态废渣、浆液及油脂的分离。

3.4 .2 三相分离机采用高速离心分离方式，分离出固相固态废渣）和液相（浆液和油脂），再利用油水比重不同，分离出浆液和油脂。

3.4 .3 分离出的固相固态废渣）具有一定的热值，可外运焚烧处理。分离出的液相中的油脂用于制取生物柴油。分离出的液相中浆液数量较多，COD值较高，通过后续厌氧消化系统。

3.4.4 三相分离机设备技术要求如表6所示。

表6 三相分离机设备技术要求

4 结论

餐厨垃圾预处理设备比较复杂，采用接收设备、粗分选设备、精分选设备、三相分离设备的模块化联用方式有利于餐厨预处理设备稳定运行，并确保后续生物柴油制取、厌氧消化和沼气利用。随着人民生活水平的提高，餐厨垃圾处理规模的增加，对于环境保护和资源化意识的增强，预处理联用设备在我国的许多城市也将得到越来越广泛的应用。