城镇规模化餐厨垃圾预处理设备的研究

摘要：本文围绕城镇规模化餐厨垃圾预处理设备展开研究。首先，餐厨垃圾具有含水量高、成分复杂、易腐烂等特性，这对其处理提出了特殊要求。接着，探讨了预处理设备的功能与类型，包括接收、分拣、粉碎、制浆、固液分离和原油提取等功能，以及一体化和模块化两种主要类型。随后，详细分析了接收设备、粗选设备、精细分离设备和三相分离设备等主要设备及其机械设计要求。最后，介绍了餐厨垃圾的处理工艺与资源化利用途径，包括厌氧消化处理、好氧生化处理以及沼气、生物柴油和有机肥料的资源化利用。本研究为餐厨垃圾的有效处理和资源化利用提供了科学依据和技术支持。

关键词：城镇规模化；餐厨垃圾；预处理设备

随着餐饮业的蓬勃发展，餐厨垃圾逐年增加，对环境造成了很大的影响。据统计，2021年中国餐饮业总收入为46895亿元，同比增长19%，餐厨垃圾产量增加到1.27亿吨，同比增长5.8%。这些垃圾如果不及时处理，将会严重污染环境。然而，餐厨垃圾也不是一无是处。它含有大量的有机物、油脂，有很大的资源利用潜力。采用科学合理的预处理设备可有效提高后续处理效率，降低对环境的污染，实现资源的重复利用。因此，开展餐厨垃圾预处理设备及工艺研究，对促进餐饮业可持续发展，保护环境，推动资源循环利用，具有十分重要的意义。

1餐厨垃圾特性分析

1.1含水量高

餐厨垃圾的一个显著特征是水分含量高，一般在75-85%之间。高含水率不仅会使垃圾体积变大，重量增大，而且对后续处理也造成一定的挑战。餐厨垃圾在运输、储存过程中，由于水分的挤压作用，极易渗出液体，污染环境。因此，在预处理过程中，需要采用高效的脱水技术来降低水分含量，从而提高后续处理的效率与稳定性。同时，高含水率意味着餐厨垃圾含有丰富的生物质资源，为其资源化提供了可能。

1.2成分复杂

餐厨垃圾成分非常复杂，主要有粮食残渣、蔬菜、动植物油、肉类和骨头等有机物，还有一些无机杂质，如塑料和金属。其组成多样、分布不均，给其处理带来巨大挑战。在预处理阶段，这些成分需要经过精细分选与分离技术，才能实现高效分离，为其资源化与无害化处理奠定基础[1]。同时，如何有效地去除餐厨垃圾中的无机杂质，对保证餐厨垃圾的质量与效率具有重要意义。

1.3易腐烂

餐厨垃圾因有机物含量高，容易腐烂，对餐厨垃圾的处理与资源化具有特殊的挑战。在适宜的温度和湿度条件下，餐厨垃圾中有机物迅速分解，产生病原微生物及霉菌毒素，不仅影响环境卫生，而且可能危害人体健康。因此，对餐厨垃圾进行快速分拣、密闭储存、高效处理，是解决餐厨垃圾无害化问题的有效途径。

2预处理设备的功能与类型

2.1功能

餐厨垃圾预处理设备集接收、分拣、粉碎、制浆、固液分离及原油提取等功能于一体。接收货功能，保证垃圾能顺畅地进入处理系统；分拣功能采用自动或人工的方式除去杂质；粉碎功能可将垃圾粉碎成较小颗粒，便于后续处理；制浆的作用是把垃圾变成浆液，提高了资源的利用率；固液分离功能，使浆液中的固体、液体分离，便于单独处理；原油提取功能是将垃圾中的油脂提炼出来，达到了资源的最大利用。

2.2类型

餐厨垃圾预处理设备主要有两种类型，即一体化设备和模块化设备。

该设备将接收、搅拌、粉碎、分选等功能于一体，结构紧凑，便于实现自动加工及移动操作。该设备一般用于小规模的处理，如小型餐饮企业，学校食堂等。但因其结构复杂、维护难度大、处理规模有限，难以满足规模化餐厨垃圾处理需求[2]。

模块化设备由接收设备、粗选设备、精选设备和三相分离设备组成。这些模块可根据实际的处理需要进行组合与配置，具有较高的灵活性和较大的处理规模，适合于大型餐饮企业，垃圾处理厂等场合。模块化的设备便于维护、管理，各模块均可独立运行、检修，减少故障对系统造成的冲击[3]。同时，模块化的设计方便了设备的更新换代，提高了设备的适应性，延长了设备的使用寿命。

3主要设备与机械设计要求

3.1接收设备

餐厨垃圾接收设备是预处理流程中的关键环节，主要包括2台容积为75m³的大型接收料斗和4台双螺杆给料机。这种组合有良好的机械强度，又有优异的耐腐蚀性，能经受住餐厨垃圾中酸、碱的侵蚀。双螺杆给料机主要负责对收来的餐厨垃圾进行初步粉碎，并将其均匀地输送到下一个处理单元，从而保证了处理过程的连续性与稳定性。总体而言，该接收设备可完成餐厨垃圾的接收货、高效率储存、初粉碎及顺利运输，为后续处理过程打下良好的基础。接收料斗和双螺旋给料机设备参数如表 1、2所示。

表1  餐厨垃圾接收料斗的设备参数表

表2 双螺旋给料机设备参数表

3.2粗选设备

餐厨垃圾粗选设备是预处理流程中用于机械化分拣的关键装置，它主要由大型分拣机及与之相匹配的液压泵站组成。大型物料分拣机利用精密的机械臂与分拣系统，能有效地将玻璃瓶、饮料瓶、易拉罐等大件物料与餐厨垃圾有效分离[4]。这些大物料的回收价值很高，经过分拣处理后，可达到资源再利用的目的。与之相匹配的液压泵站为分拣机提供稳定的动力支撑，以保证分拣机的高效连续运用。粗选设备的应用，不仅提高了餐厨垃圾的处理效率，而且有效地促进了资源的循环利用，减少了对环境的污染。

3.3精细分离设备

精细分离设备是餐厨垃圾处理过程的关键环节。该设备主要由精分选机、变频电机及输送设备组成，其目的是将粗选后的物料再细选，保证后续处理物料的纯度。精分选机是一种先进的筛选分类技术，它能有效地分离出餐厨垃圾中的塑料碎片、金属碎屑等细小杂物。采用变频电机，可根据实际需要对精分选机的转速进行调整，在保证分离效率的前提下，实现能耗的灵活控制[5]。输送设备负责将分离出的物料顺利、高效地输送到下一处理环节，为制浆过程中有机浆料的形成做好充分的准备。通过精细分离设备的处理，实现餐厨垃圾中杂质的高效脱除，提高有机浆料纯度，为餐厨垃圾资源化利用奠定基础。

3.4三相分离设备

三相分离设备由加热制浆罐，三相分离器，离心泵，螺旋输送机等组成，是餐厨垃圾处理的关键设备。该设备可有效地分离有机浆液中的固体废渣、浆液及油脂。在餐厨垃圾处理过程中，通过加热制浆罐对垃圾进行加热制浆，使其具有较高的流动性。然后浆液进入三相分离器，利用物理原理实现三相分离。其中，固体废渣和油脂的回收率分别达到90%和85%[6]。离心泵提供稳定的动力，保证了浆液的稳定输送。最后，利用螺旋输送机将分离后的固体渣、油脂分别送往下一步处理单元，达到高效处理的目的。通过一系列设备的协同作用，实现餐厨垃圾资源化利用。

4处理工艺与资源化利用

4.1处理工艺

餐厨垃圾的处理方法主要有厌氧消化与好氧生化两种。

厌氧消化是指在无氧条件下，利用微生物自身的代谢，将有机物质转化为沼气的过程。本工艺处理效率高，减量效果好，资源回收率高。在厌氧条件下，微生物通过发酵作用将餐厨垃圾中的有机物转化为沼气，沼气可作为能源进行利用，实现生活垃圾资源化。

好氧生化处理是指在有氧条件下，利用微生物对有机物进行分解，将有机物转化成水和二氧化碳的过程。工艺稳定，对环境影响小。在好氧环境中，微生物以呼吸的方式逐步分解有机物，使其成为无害物质，从而达到无害化处理的目的。

4.2资源化利用

餐厨垃圾的资源化利用具有广阔的前景和重要的价值。其中，沼气利用是一种重要途径，其产生的沼气可以作为清洁能源用于发电和供热，既可以降低对传统能源的依赖，又可以降低温室气体的排放量。此外，从餐厨垃圾中提取的油脂可用于制备生物柴油，这是一种可再生、环保的能源，具有广阔的市场应用前景。生物柴油的使用不仅可以减少石油资源的消耗，还可以降低尾气排放对环境的污染。剩余的固体废渣经发酵处理后，也可制成有机肥料。这种肥料含有丰富的有机质及微量元素，具有改良土壤结构、提高土壤肥力、促进作物生长。相比传统化肥，有机肥料具有更好的环保性和可持续性。

5结束语

综上所述，针对目前餐厨垃圾处理过程中存在的问题，需要不断优化前处理设备设计参数及工艺，以保证设备运行稳定高效。同时，加强对餐厨垃圾资源化利用技术的研究和开发，促进技术创新和成果转化。要使餐厨垃圾由“废物”变为“资源”，为环境保护与可持续发展做出自己的贡献。

参考文献：

[1]童胜宝,刘文刚,王智.餐厨垃圾预处理工艺研究及现场应用[J].四川环境,2021,40(01):233-238.

[2]刘悦,巴智勇,刘景祎,等.新型餐厨垃圾预处理设备的设计开发研究[J].现代化工,2017,37(12):164-166+168.

[3]彭芬.小型餐厨垃圾处理设备的应用研究[J].再生资源与循环经济,2017,10(02):37-39.

[4]钱尧翎,餐厨垃圾预处理设备CC450.浙江省,浙江中科兴环能设备有限公司,2014-11-25.

[5]王敬民,餐厨垃圾预处理关键技术研发与资源化利用.北京市,中国建设科技集团股份有限公司,2014-02-01.

[6]张建君,用于餐厨垃圾预处理设备中的沥水渗水加强筋.上海市,上海甲秀工业设计有限公司,2006-12-19.