一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备的制作方法
【专利摘要】一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备属于脱水领域。本发明包括包括电机、联轴器、排气/清洗口、出料口调节装置、等径螺纹段、建压段、变径螺纹段、旋转连接机构、液份收集槽、液份收集槽排口、破袋钩、等径输送螺纹段、螺杆芯轴及动密封、挤压脱液上机筒、排污出口、液份储箱上开口、挤压脱液下机筒、固份储箱、液份储箱、液压支撑调整机构、过滤板、排液口、连接软管、固份清理口、排油口及自动控制系统。液份收集槽与下机筒相连，过滤板滤出的液体份经过液份收集槽排口和连接软管导入液份储箱。物料脱液后留存的固体份从机筒副出料口排出到固份储箱。出料口调节装置通过调整可旋转挡板的位置控制出料口的闭合度，提高建压脱液效果。
【专利说明】一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及对高含水率餐厨垃圾进行分选、破袋、脱水等操作以分离餐厨垃圾的固体成分、油水成分的高效处理装置，同时涉及餐厨垃圾固体成份挤压脱水、油水成分分离、餐厨垃圾制沼气预处理、餐厨垃圾固体成份焚烧预处理装置，以及高含水物料，如鱼虾等海产品、水产品的固液分离加工设备。
【背景技术】
[0002]餐厨垃圾的物理性状普遍呈现固液混合态，其化学成分复杂，主要包括水、无机盐、有机酸，及各种大分子有机化合物(主要包括蛋白质、淀粉、纤维素、杂多糖、脂肪等)。此外餐厨垃圾中还可能包含塑料、纸制容器，塑料、木制餐具，有时会出现餐厨垃圾被装在塑料袋、盒包装中的情况。因此在餐厨垃圾处理过程中，应当在分选处理设备的设计中充分考虑到破袋、分选、脱水等工艺要求。
[0003]目前常用的餐厨垃圾分选处理通常采用滚筒式分选装置、振动栅格分选装置、沉降发酵分选处理装置等设备，
[0004]滚筒式分选装置主要利用旋转的大型过滤滚筒实现对餐厨垃圾的分选，大尺寸的杂物被留在滚筒中，液体与小尺寸的餐厨垃圾成份在重力的作用下从过滤孔中落入到下方的餐厨垃圾收集装置中，供后续处理。为提高处理效率，滚筒式分选装置通常体积很大，对处理场地的要求高。工作过程属于开放式处理，由于餐厨垃圾的腐烂发酵会产生大量异味，只能设置在垃圾集中处理地点。滚筒式分选装置主要用于分拣餐厨垃圾中杂物，无法实现餐厨垃圾的固液分离。
[0005]振动栅格分选装置的基本原理与滚筒式分选装置类似，只是将旋转的大型过滤滚筒换为振动的栅格滤板，通过栅格滤板的振动实现餐厨垃圾杂物的分选。大尺寸的杂物被留在栅格滤板上，液体与小尺寸的餐厨垃圾成份在重力的作用下从过滤孔中落入到下方的餐厨垃圾收集装置中，供后续处理。振动栅格分选装置体积也较大，工作过程封闭性要好于滚筒式分选装置，但噪音较大，也只能设置在垃圾集中处理地点。振动栅格分选装置同样无法实现餐厨垃圾的固液分离。
[0006]沉降发酵分选处理装置是通过将餐厨垃圾导入沉降罐或沉降池，利用餐厨垃圾中的油、水、固体成分的不同比重进行分选。部分处理装置在沉降罐或沉降池加入注水管或导气管，利用水浮力和气浮力，进一步提升固液、油水的分离效果。沉降发酵分选处理装置体积适中，便于设置，处理过程为密闭式，环境影响小。但间歇式的处理方式导致效率较低，油水分离效果较好，但固液分离仅仅是将沉降在底部的固体部分取出，取出物仍含有大量的水分，需要后续处理。
[0007]目前为了进一步提高餐厨垃圾的分选处理效果，通常利用输送带或螺旋输送器，将以上三种处理设备进行工序组合，构建为大规模、系统性的餐厨垃圾分选处理系统，成为餐厨垃圾处理中心。这种处理中心一般处理城市的远郊区，而餐厨垃圾的主要源头是在城市内，因此导致餐厨垃圾从源头到集中处理地点过程长、中间环节多，更容易造成其它类型垃圾混入餐厨垃圾，在一定程度上增加了餐厨垃圾分选处理的难度。
【发明内容】
[0008]针对目前餐厨垃圾分选装置普遍尺寸较大，只适合于在垃圾处理场站集中布置的情况，本发明实现了多用途餐厨垃圾集成处理设备的小型化，处理效率高，可以布置在社区街道、大型餐饮场所，也可以设置为车载，实现餐厨垃圾的移动处理。
[0009]针对滚筒式分选、振动栅格分选装置体积大、开放式处理的问题，本发明实现了基于螺杆挤压的餐厨垃圾小型化、封闭式分选处理，对于不同含水率的餐厨垃圾都可适用。通过螺杆对于餐厨垃圾的挤压，实现了高效脱水，避免了滚筒式分选、振动栅格分选装置分选效率不高的问题。
[0010]针对沉降发酵分选处理装置对餐厨垃圾的处理为间歇式、处理时间长的问题，本发明实现了先固液分离，然后针对液体成份进行沉降处理，实现较好的固液分离、油水分离效果。
[0011]本发明所涉及的装置如附图1，该设备包括电机1、联轴器2、排气/清洗口 3、出料口调节装置4、等径螺纹段5、建压元件6、旋转连接机构7、变径螺纹段8、液份收集槽9、液份收集槽排口 10、破袋钩11、等径输送螺纹段12、动密封13、螺杆芯轴14、排污出口 15、挤压脱液上机筒16、液压支撑调整机构17、挤压脱液下机筒18、固份储箱19、液份储箱20、液压支撑调整机构21、过滤板22、排液口 23、连接软管24、固份清理口 25、排油口 26、及自动控制系统。
[0012]其特征在于，电机1、联轴器2、螺杆芯轴14、动密封13、等径螺纹段5、变径螺纹段
8、建压元件6、等径输送螺纹段12、挤压脱液上机筒16、挤压脱液下机筒18共同组成了针对餐厨垃圾的螺杆脱液机筒副。电机I的输出轴与安装在机筒中的螺杆芯轴通过联轴器2相连接，螺杆芯轴伸入机筒副中，在两端使用螺杆动密封进行密封。螺杆脱液机筒副的下机筒安装有可拆卸的过滤板22，如图3所示，可以根据不同的需要更换不同过滤孔径的过滤板，一般常用的过滤孔径可以设置为2到5_。
[0013]螺杆脱液机筒副通过旋转连接机构7与储箱基座连接在一起，该旋转机构通过旋转轴及滑动轴承配合实现。螺杆脱液机筒副下机筒18出料口 B处设有出料口调节装置4，可通过旋转挡板的转动调整出闭合度的大小控制含液物料在机筒内压力的大小，此旋转挡板可由液压杆等方式实现其从O到90度的旋转。出料口调节装置图如4所示，旋转挡板在图中I位置时闭合度为O,旋转挡板在图中2位置时闭合度为50%,旋转挡板在图中3位置时闭合度为100%。
[0014]液压支撑调整机构21 —端与储箱下底座固定，另一端固定在螺杆脱液机筒副上，用于调整机筒副倾角。电机I固定连接在机筒副上，当液压支撑调整机构调整机筒副倾角时，设备随着机架改变倾角调整-30°后的状态如图5，调整后机筒副与水平方向夹角在-45°到15°之间。当机筒副旋转到-45°时，加料口 A处于最低位置，便于加料。同时通过对机筒副角度的调节，可以有效控制液份的分离效果。
[0015]液份收集槽9与螺杆脱液机筒副的下机筒18相连。餐厨垃圾从螺杆脱液机筒副的加料口 A加入，经螺杆挤压、过滤板过滤出的液体份被收集在液份收集槽9中，并经过液份收集槽排口 10和连接软管24流入液份储箱20。根据处理物料的种类或工艺需要，可在螺杆脱液机筒副的加料口 A加装螺旋强制加料装置，如图6所示。
[0016]液份收集槽9的下板具有一定的倾斜角度，液份收集槽排口 10处于最低的位置，以确保液份流出。由于螺杆脱液机筒副可以在夹角-45°到15°间倾斜，为便于使液份从液份收集槽9流入液份储箱20，因此液份储箱20的液份入口的高度设置，应低于螺杆脱液机筒副水平放置时液份收集槽排口 10的高度。连接软管24的长度，应确保螺杆脱液机筒副在-45°到15°倾角的活动范围内，可以实现液份收集槽排口 10与液份储箱20的液份入口的连接。
[0017]液份储箱20内设有隔板C，由于液份中的油水比重不同，油份浮在上方，利用隔板C可以使浮在上方的油份导流到油份分格。分离出的油份可以由排油口 26排出，剩余液份可以从排液口 23排出。收集到固份储箱19的物料可以从固份清理口 25排出。
[0018]挤压脱液螺杆由动密封13及螺杆芯轴14和多组螺纹元件组成。从物料加料口 A到出料口 B，螺纹元件依次为等径输送螺纹段12、变径螺纹段8、建压元件6、等径螺纹段5。
[0019]等径输送螺纹段12设置在物料加料口 A，其作用在于将加料口 A加入的物料向前输送。螺纹螺距根据要处理的餐厨垃圾成份特点，设置为IOcm到20cm，螺槽深度在1/2到2/3倍螺杆直径之间。为便于加工安装，可以由多个螺纹元件组合而成。等径输送螺纹段长度为整段螺杆长度的1/5到1/3，并不少于3倍螺纹螺距。
[0020]在等径输送螺纹段12后设置变径螺纹段8，将等径输送螺纹段11输送来的物料分别送入10-15个螺距较小、槽深逐渐变浅的小螺槽中。变径螺纹段8从加料口 A方向到出料口 B方向，螺纹段直径不断变小，螺槽深度最大与等径输送螺纹段12螺槽深度相同，最小在1/4到1/3倍螺杆直径之间。变径螺纹段8螺纹螺距不大于10cm，总长度为整段螺杆长度的1/2到3/5，并不少于10倍螺纹螺距。为便于加工安装，可以由多个螺纹元件组合而成。设置变径螺纹段8的作用在于不断增加物料的压力，实现挤压脱液。对于脱液难度较大的物料，可以在变径螺纹段8中设置部分反向变径螺纹元件，如图7所示。图中1、IV段为正向螺纹元件，I1、III段为反向螺纹元件。II1、IV段间的无螺纹空隙是为破碎装置留出的空间。
[0021]在等径输送螺纹段12与变径螺纹段8相连接的部分，有一处断开部分没有螺纹，螺纹断开位置在破袋钩11处。挤压脱液上机筒16设有不少于3个螺纹孔，多个破袋钩11或其他破碎工具从螺纹孔拧入，对等径输送螺纹段12输送来的物料进行搅动，可以撕破包裹餐厨垃圾的塑料、纸质包装。同时多个破袋钩11也形成了一个阻隔装置，阻止混在在物料中的较大杂质进入后续的变径螺纹段8。在处理其他类型物料的时候，可以根据需要，在变径螺纹段8中也设置破袋钩11或类似破碎工具，如图8所示。
[0022]在变径螺纹段8后设置为建压元件6，此时大部分液体已经通过筛网22进入液份收集槽9中，经过初步脱水处理的物料在经过反向螺纹元件时实现进一步脱水处理，建压元件的功能主要用于提高压力，使物料通过建立的压力脱水。
[0023]等径螺纹段5，螺纹段直径、螺槽深度均与变径螺纹段8的小端相同。螺纹螺距为变径螺纹段8螺纹螺距的1/4到1/3，总长度为整段螺杆长度的1/5，并不少于4倍螺纹螺距。为便于加工安装，可以由多个螺纹元件组合而成。设置等径螺纹段5的作用在于与出口调节装置4相配合，进一步增加物料的压力，提高挤压脱液效果。
[0024]物料脱液后留存的固体份从出料口 B处排出到固份储箱19。出料口调节装置4主要通过调整可旋转挡板的位置控制出料口的开度，可旋转挡板的位置调节可以使用自动调节，也可以使用手动。当物料在出料口处含水率较低时，物料基本呈现固体摩擦移动状态，出料口调节装置4的可旋转挡板应设置为较大敞开度，以减少物料在机筒中的挤出阻力，控制螺杆扭矩。而当物料在出料口处含水率较高时，可旋转挡板应设置为较大闭合度，甚至可以短时间闭合，以提高物料的脱液效果。为了避免物料气味外散，可以在螺杆脱液机筒副出料口与固份储箱17的入口间使用塑料或防水布材料的遮罩连接。
[0025]排气/清洗口 3、液份储箱上开口 15可分别用于对螺杆脱液机筒副和液份储箱20的清洗操作，清洗喷入的水可以从排污出口 14、排液口 23和排油口 26排出。固份储箱19的清洗可使用顶部的接料口，清洗喷入的水可以从固份清理口 25排出。
[0026]本发明针对滚筒式、振动栅格分选装置的体积大、开放式处理气味污染严重、处理速度慢等问题，通过设置小型化、密闭化的集成设计，实现了餐厨垃圾的高效分选脱水，设备可用于社区、餐厅或直接车载进行移动处理。本发明针对沉降发酵分选处理装置间歇式生产、需要后续分选的问题，通过设置先分选后沉降的工序，实现了机械分选与静态沉降相结合，提高了分选处理效率。当设备应用于车载时，更实现了运输与处理的同时进行，提高了处理效率。
[0027]本发明的脱液螺杆采用了芯轴与螺纹元件的组合式设计，在物料处理过程的微调方法上，通过调节出料口闭合度及螺杆脱液机筒副的俯仰角，利用挤压、重力效果在保证产量的前提下一定程度上提高了设备的脱液效果。
【专利附图】
【附图说明】:
[0028]图1 (a)是本发明装置正视图。
[0029]图1 (b)是本发明装置右视图。
[0030]图2 (a)是实施例2装置正视图。
[0031]图2 (b)是实施例2装置右视图。
[0032]图3 (a)是过滤板正视图。
[0033]图3 (b)是过滤板右视图。
[0034]图4是出料口调节装置示意图；
[0035]图5是本发明设计设备-30°倾斜状态示意图；
[0036]图6是螺旋强制加料装置示意图；
[0037]图7是反向变径螺纹元件示意图；
[0038]图8是(a)为破袋钩；(b)为破碎刀；(c)为堵孔塞；
[0039]图9是图2 (a)中的A-A界面示意图。
【具体实施方式】
[0040]实施例1
[0041]图1是本发明的一个实施例。液压支撑调整机构一端与储箱下底座固定，另一端固定在螺杆脱液机筒副上，用于调整机筒副倾角。电机固定连接在机筒副上。机筒副一侧开有加料口，用于将餐厨垃圾等含水物料送至机筒内部进行脱水操作。机筒副另一侧安装有出料口调节装置，通过调整可旋转挡板的闭合度控制含水物料在机筒副内压力的大小。下机筒下方安装有过滤板和液份收集槽。当液压支撑调整机构调整机筒副倾角至-45°时，机筒副加料口位置处于最低，以便于加料。本实施例中过滤板的过滤孔直径为3mm，当设备脱水操作进行到一定程度时，物料将堵塞一部分过滤孔，为保证脱水效率，一般工作I天可用喷水方式疏通堵塞的过滤孔，I至2周左右可拆卸过滤板进行清洗。
[0042]脱液螺杆采用芯轴、螺纹元件的组合设计方式，螺杆按照功能分为三个区:1、等径输送螺纹段；2、变径螺纹段；3、建压元件段；4、等径螺纹段。从加料口出开始到距加料口1/5-1/3螺杆总长度为等径输送螺纹段，主要作用在于将加料口加入的物料向前输送。变径螺纹段将等径输送螺纹段11输送来的物料分别送入10-15个螺距较小、槽深逐渐变浅的小螺槽中，总长度为整段螺杆长度的1/2到3/5，主要作用在于不断增加物料的压力，实现初步挤压脱液。在等径输送螺纹段与变径螺纹段相连接的部分，有一处断开部分没有螺纹，螺纹断开位置在破袋钩处。挤压脱液上机筒从螺纹孔拧入3个螺纹孔，对物料进行搅动，撕破包裹餐厨垃圾的塑料、纸质包装。同时形成了一个阻隔装置，阻止混在在物料中的较大杂物进入变径螺纹段。反向螺纹段主要作用在于进一步建压以实现脱水，等径螺纹段总长度为整段螺杆长度的1/5，主要作用在于与出口调节装置相配合，进一步增加物料的压力，提高挤压脱液效果。
[0043]出料口调节装置主要通过调整可旋转挡板的位置控制出料口的开度，可旋转挡板的位置调节采用自动调节。当物料在出料口处含水率较低时，可旋转挡板设置为较大敞开度，以减少物料在机筒中的挤出阻力，控制螺杆扭矩。而当物料在出料口处含水率较高时，可旋转挡板设置为较大闭合度，甚至可以短时间闭合，以提高物料的脱液效果。为了避免物料气味外散，在螺杆脱液机筒副出料口与固份储箱的入口间使用防水布材料的遮罩连接。
[0044]为利用重力在一定程度上增加物料脱液效果，可利用液压支撑调整机构调整螺杆脱液机筒副的俯仰角。根据设计，在-45°到15°之间调整机筒副与水平线之间的夹角。
[0045]液份储箱内设有隔板，由于液份中的油水比重不同，油份浮在上方，利用隔板可以使浮在上方的油份导流到油份分格。分离出的油份可以由排油口排出，剩余液份可以从排液口排出。收集到固份储箱的物料可以从固份清理口排出。
[0046]图5是设备调整俯仰角-30°后的状态。
[0047]实施例2
[0048]图2是本发明的实施例2，为利用本发明进行鱼虾等海产品废弃物的深加工。实施例2与实施例1不同之处在于，实施例2为实现对物料的破碎，在等径输送螺纹段与变径螺纹段间、变径螺纹段内设置了两处破碎装置插入点，通过螺纹拧入的不是破袋钩，而是破碎刀。为提高脱液效果，在变径螺纹段中设置了一段反向螺纹及建压挡圈，以增大螺杆对物料建立压力的能力。过滤板的过滤孔直径为2_。实施例2的加料方式也与实施例1不同，使用螺旋强制加料装置进行强制加料，以提高装置的处理能力。由于对于脱出的液体不需要油水分离，因此液份储箱内不设油水分离的隔板，液份从排液口排出。收集到固份储箱的物料可以从固份清理口排出。
【权利要求】
1.一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于，包括电机(I)、联轴器(2)、排气/清洗口(3)、出料口调节装置(4)、等径螺纹段(5)、建压元件(6)、旋转连接机构(7 )、变径螺纹段(8 )、液份收集槽(9 )、液份收集槽排口( 10 )、破碎装置、等径输送螺纹段(12)、动密封(13)、螺杆芯轴(14)、排污出口(15)、挤压脱液上机筒(16)、液压支撑调整机构(17)、挤压脱液下机筒(18)、固份储箱(19)、液份储箱(20)、液压支撑调整机构(21)、过滤板(22)、排液口(23)、连接软管(24)、固份清理口(25)、排油口(26)、及自动控制系统； 螺杆脱液机筒副由螺杆芯轴(14)、动密封(13)、等径螺纹段(5)、建压元件(6)、变径螺纹段(8)、等径输送螺纹段(12)、挤压脱液上机筒(16)、挤压脱液下机筒(18)组成；电机固定在螺杆脱液机筒副上，电机通过联轴器(2)与螺杆芯轴(14)相连，螺杆芯轴(14)伸入机筒副中，螺杆脱液机筒副通过旋转机构(7)与储箱基座连接，液压支撑调整机构一端与储箱下底座固定，另一端固定在螺杆脱液机筒副上；液份收集槽(9)与螺杆脱液机筒副的下机筒相连，物料从加料口到出料口，经历螺纹元件依次为等径输送螺纹段(12)、变径螺纹段(8)、建压元件(6)、等径螺纹段(5)，出料口及调节装置(4)，通过调整可旋转挡板的闭合度控制含水物料在机筒副内压力，机筒下方安装有过滤板(22)和液份收集槽(9)，两端根部使用动密封进行密封； 螺杆脱液机筒副通过旋转连接机构(7)与储箱基座连接在一起，该旋转机构通过旋转轴及滑动轴承配合实现 ；液压支撑调整机构(21) —端与储箱下底座固定，另一端固定在螺杆脱液机筒副上，螺杆脱液机筒副能在夹角-45°到15°间倾斜； 液份收集槽(9)与螺杆脱液机筒副的下机筒(18)相连，液份收集槽(9)的收集槽排口(10)通过连接软管(24)连接液份储箱(20)； 等径输送螺纹段与变径螺纹段间有断开螺纹与破碎装置配合，或者变径螺纹段间设断开螺纹与破碎装置配合； 机筒副出料口设有调节装置(4)，通过调整可旋转挡板的位置控制出料口的开度；液份储箱(20)利用油水比重不同，设置隔板使浮在上方的油份导流到油份分格，实现油水分离； 排气/清洗口(3)、液份储箱上开口(16)分别用于对螺杆脱液机筒副和液份储箱(20)的清洗操作，清洗喷入的水从排污出口(14)、排液口(23)和排油口(26)排出。
2.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:在螺杆脱液机筒副外安装加热装置实现温度控制。
3.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:在螺杆脱液机筒副的入口加装螺旋强制加料装置。
4.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:在变径螺纹段(8)中设置部分反向变径螺纹元件。
5.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:在螺杆脱液机筒副出料口与固份储箱(19)的入口间使用塑料或防水布材料的遮罩连接。
6.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于: 等径输送螺纹段螺纹螺距为IOcm到20cm，螺槽深度在1/2到2/3倍螺杆直径之间，螺纹段长度为整段螺杆长度的1/6到1/4，并不少于3倍螺纹螺距。
7.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:变径螺纹段螺纹直径不断变小，深螺槽与浅螺槽之间均匀过度，即螺杆深螺槽与浅螺槽根部在同一个圆锥面上，螺槽深度最大与等径输送螺纹段螺槽深度相同，最小在1/4到1/3倍螺杆直径之间，螺纹螺距不大于10cm，总长度为整段螺杆长度的1/2到3/5，并不少于10倍螺纹螺距。
8.根据权利要求1所述的一种小型化多用途餐厨垃圾分选脱水处理设备，其特征在于:等径螺纹段直径、螺槽深度均与变径螺纹段的小端相同，螺纹螺距为变径螺纹段螺纹螺距的1/4到1/3，总长度为整段螺杆长度的1/6，并不少于4倍螺纹螺距。
【文档编号】B09B3/00GK103447286SQ201310397728
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】张冰, 张鹤锐 申请人:北京化工大学