一种新型厨余垃圾固液分离机的设计及制作

方召杰 王浩青 陈东生

上海电力大学数理学院，中国·上海 200090

1 引言

日常生活中，厨余垃圾都会混着汤汤水水，含水率很高。据大量数据显示，新产生的厨余垃圾含水率达70%左右[1]。但厨余垃圾中往往会存在不同大小的固体颗粒物，就如骨头等[2]。固体颗粒的存在常常会加大固液分离的难度，不仅会使分离机在工作时易于卡死，而且对固液分离机转速孔眼大小等参数而言也是一个较难解决的技术问题，较难把控处理的固液分离的质量[3]。因此，可以先对厨余垃圾进行粉碎预处理[4]，将厨余垃圾总体的颗粒大小变成可处理的范围之内，再进行固液分离。

由于运输的困难[5]，那么能否将脱水这一工序提到运输之前来完成，这样能很好的降低运输和贮存的难度，减少了土地资源的浪费[6]，并且能简化后期厨余垃圾制作肥料的工序[7]。

本文将榨汁机原理和圆筒条式固液分离机[8-10]相结合，研究出一种新型离心式厨余垃圾专用固液分离机以提高固液分离的效率。

2 新型离心式固液分离机的结构设计

新型离心式厨余垃圾专用固液分离机主要由主架1、主架4、主架6、电动机8、传动轴7、滤网滚筒3、螺旋杆5和输送管2 组成，其原理如图1 所示。

图1 装置设计图

滤网滚筒横卧在主架内，传动轴固定于滤网滚筒一端，另一端连接电动机。螺旋结构设置在网桶内，螺旋杆一端露出滚滤网筒，并固定在主架上，另一端与延伸到网通内的传动轴滑动连接，螺旋外壁与网桶内壁贴近，滤网滚筒旋转时，螺旋结构是固定不转的。分离机工作时，厨余垃圾通过输送管，送入网桶里端，网桶旋转时的离心作用使厨余垃圾内70%左右的水脱离，脱了水的厨余垃圾在网筒旋转的作用下，利用螺旋结构作用把脱水后代厨余垃圾自动传送到筒外。

3 装置部件设计及制作方法

3.1 制作滤网滚筒

选择外径为11cm 的塑料管，在管壁上钻2mm 的孔若干排，制成网桶，网桶一端连接直径10.5cm 的圆形木板，圆盘中心钻9mm 的孔。

3.2 制作传动轴

传动轴由外径9mm 内径为6mm 的不锈钢管制作，传动轴一端插入圆形木板，并与其固接，再把圆形木板与滤网滚筒的一端固定，其示意图如图2 所示。

图2 滤网滚筒和传动轴结构图

3.3 制作螺杆

螺杆利用3d 打印技术，首先对螺杆3d 建模，总长度为30cm，中间有一长直管道（外直径1cm，内直径5cm），在长直管道四周设有螺旋状结构（外直径10cm），共10 匝，并在长直管道一端设有一安放轴承的圆柱形空腔。模型如图3 所示。

图3 螺杆结构图

3.4 制作主杆架

主杆架由四部分组成：三个支架和底座。三个支架用于支撑传动轴、支撑网桶和螺杆一端，其结构如图4 所示。支撑传动轴的支架由20mm 厚木板制作，并钻有20mm 直径的孔，并安装上轴承，传动轴穿过轴承。支撑网桶的支架由塑料板制作，中间钻有直径11.5cm 的大圆孔。支撑螺杆一端的支架由木板制作，中间钻有直径1cm 的圆孔。

图4 主支架结构图

3.5 装配固液分离机

安装支架、滤网滚筒、螺杆、传动轴等部件，其实物装置正视和俯视如图5 所示。

图5 制作完成后的实物图

4 装置创新点

经过实际检测，发现本装置和市面上已有的固液分离机最大的区别就在于：螺杆结构固定于支架上，而滚筒旋转，带动厨余垃圾一起运动。

当分离机运动时，因厨余垃圾具有一定的黏性，会附着于滚筒内壁，随着滚筒一同做圆周运动，二者可看作是处于相对静止的状态。静止的螺杆和滚筒具有相对运动状态，且螺杆和滚筒之间存在极小间隙，静止的螺杆能对运动过程中的厨余垃圾产生力的作用效果，使得厨余垃圾在边受离心作用脱水的同时边向出料口运动，令进料—脱水—出料等过程连续进行。不间断的运作，减少了各个环节中的时间损耗，提高整个过程中的工作效率，这是已有分离机技术所达不到的优势，从而使得分离机更能够满足大型的餐饮企业的大批量的厨余垃圾处理需求[11-13]。

和现有的主流固液分离就相比，本项目只有一个电机驱动滚筒，简化了电机组和齿轮组的使用，简化了结构，提高了能源的转换效益，降低了成本。降低了因齿轮和电机损耗而产生的维修可能性。

5 未来展望

①可将该技术运用于畜禽粪的固液分离，以方便运输和贮存，减少水泡粪池的对环境的污染和对居民生活质量的破坏。

②运用于工业粒状介质的过滤，提高粒状介质的过滤效率。

③运用于泥水的固液分离，对泥浆的充分净化，有效控制泥浆的性能指标，减少施工过程中卡钻事故。