小区厨余垃圾智能化处理与有偿回收装置的设计

罗佳斌 朱子玉 周京金

摘 要：本设计装置以厨余垃圾为原料，采用碾碎离心、压缩成型等技术处理厨余垃圾，小区配备回收设备自动称重回收处理后的有机物，并存储用户数据。而且我们提出了一种有偿回收模式，政府推动企业回收有机物，并以一定的经济利益返还给用户，利用“互联网+”思维对垃圾实行全程计量、监管与可追溯，实现有机物质循环，形成一个完整的处理回收体系，从而达到节约资源、保护环境的目的。

关键词：厨余垃圾处理；有偿回收模式；有机物利用

1.引言

目前国内小区垃圾分类难度大，实施环节困难多，根本在于家庭垃圾分类工作很难得到实现。如果前期家庭厨余垃圾进行系统有效地处理分类，对小区垃圾分类具有极大的推动作用。而目前市场上的小区家庭厨余垃圾处理器将厨余垃圾碾碎之后，直接排入下水道，对自然水体造成一定的污染，不适合推广。厨余垃圾具有极大的潜在价值，富含有机质的固体统一回收后可用于发酵生产有机肥、乳酸，制作动物伺料、生物油脂，进行沼气发电制氢、转化天然气等，循环利用。去除有机物的生活垃圾便于运输，焚烧发电，可有效地缓解能源危机，具有生态环境效益和社会效益。本产品设计了一款家用厨余垃圾处理装置，更注重厨余垃圾有偿服务回收装置的设计，真正实现家庭垃圾分类有偿服务的智能化，实现物质循环利用同时产生适当的经济效益。

2.处理及回收装置的总体设计方案

该装置主要采用单片机控制、电机传动、自动检测及数据存储技术。处理器由碾碎离心、压缩成型、收集装置构成，回收设备分为三部分：触控面板、称重传感器与固料存储室。小区采用贯彻互联网+思维的统一回收装置，用户只需输入相应信息或者使用手机APP扫描屏幕上方二维码，回收设备就可进行自动称重，传动处理后的固体至固料存储室，云数据库保存用户数据。数据将被上传，同时反馈至用户及政府。

本设计基于“互联网+”思维提出针对小区厨余垃圾的智能化有偿回收模式。厨余垃圾经过处理器压缩成固体有机物，用户使用小区回收设备统一计量、回收，企业负责回收，政府推动小区与下方企业合作，利用互联网、交互界面对数据监管，同时用户得到适当的经济补贴。这种有偿回收模式不仅实现厨余垃圾的智能化回收，而且以经济效益刺激用户，具有极大的推广可行性。

2.1厨余垃圾处理器

厨余垃圾处理器（图1）中碾碎装置通过电机驱动刀盘，采用蜗杆传动方式利用刀盘旋转将碾碎腔内的厨余垃圾碾碎。该装置主要由电机、刀盘、碾碎腔、圆锥形陶滤网、红外传感器和过载保护装置组成。其工作原理为在刀盘高速旋转时，依靠刀盘上的齿轮、刀锤及高速旋转刀對处理物共同进行撕拉，使食物垃圾迅速变为3-5毫米颗粒。红外传感器用于检测食物垃圾的体积，到达一定量后，自动启动装置。碾碎腔下端的陶滤网对食物垃圾进行初步过滤，自动拦截固体颗粒。

离心装置主要由电机、附孔旋转内筒与过水外筒组成。离心装置与碾碎腔之间采用双层三叶式盖连接，当离心筒旋转时，碾碎后的食物残渣会自动通过孔隙掉入其中。电机带动可旋转内筒时，由于固液密度不同，固体残渣留在圆筒壁，而液体通过滤孔甩出至过水外桶，经排水管流入马桶储水装置，进行再利用。

经过离心脱水的厨余垃圾掉入收集筒内进行压缩成型。压缩成型装置采用螺旋水平移动机构，由蜗轮蜗杆、箱体、轴承、丝杠和螺母等零部件组成。工作原理为：电机驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮减速旋转，蜗轮内腔为内螺纹驱动丝杆旋转，丝杆顶端套上螺母，螺母固定在压缩头内，丝杆旋转压缩头可水平移动将物料压缩成型。物料压缩成型后，干燥的固体可长期存储。

2.2厨余垃圾回收设备

回收设备采用封闭式设计（图2），主要由称重模块、触控面板、自动空袋装置、储料室、空袋回收箱组成。其工作原理如下：重力传感器检测食物垃圾重量，并将数据反馈给单片机处理，然后设备自动打开储料室进行空袋操作，自动空袋装置由电机，机架、传送杆，旋转杆，电磁铁夹片组成，传送原理可采用曲柄滑块机构，电机通过连接杆（曲柄）与传送杆（滑块）相连，将旋转运动变为往复直线运动，使得传送杆可以带动旋转杆在水平方向来回运动。回收物料时，给电磁铁夹片通电，在磁力作用下夹住垃圾袋，通过传送杆往回运动，与此同时，旋转杆顺时针旋转90度，基本可以将物料全部倒入回收箱，实现空袋操作。电磁铁夹片断电后松开，使垃圾袋落入回收箱，实现垃圾袋的可重复利用。

8.触屏面板9.储料室10.空袋回收箱

3.工作原理及回收模式分析

厨余垃圾由进料口投入到刀盘碾碎桶，过滤网对物料进行初步过滤，污水流入下方储水外桶，红外检测装置检测物料体积，当物料到达一定体积时，自动启动装置，刀盘旋转对物料进行碾碎，碾碎完成之后，离心桶工作，物料经底盘缝隙自动落入离心桶，经离心力作用被脱水；离心脱水后的食物残渣掉入压缩装置，压缩成型后被送至收集盒，到此厨余垃圾处理部分完成。小区回收设备触控面板的用户管理系统，或扫描二维码下载的手机APP用于用户信息选择，压缩装袋后的固体垃圾经过称重传感器自动检测重量，并将其传递给单片机，单片机进行数据反馈至交互界面，进行数据存储，并通过互联网对所回收的厨余垃圾全程计量、监测，同时单片机控制电机模块完成固体垃圾的自动空袋与回收。

本设计基于“互联网+”思维提出针对小区厨余垃圾的智能化有偿回收模式。房地产商负责对小区统一安装处理回收设备，创建绿色小区；用户可使用设备的管理系统，或者手机APP查询计量数据；企业负责有机物的回收；政府促进小区与下方企业的合作，利用互联网对用户数据监管，并实行相关经济激励政策，如抵扣物业管理费、减免电费等。综上，本设计将互联网技术应用于传统的厨余垃圾处理装置，结合智能化的小区有偿回收模式，不仅实现厨余垃圾的物质循环利用，而且把技术研发与应用融于制度（政策）与文化中，在全社会营造良好的城市垃圾零废弃文化氛围。设计流程图如下：

4.总结

本文设计的厨余垃圾处理器及其回收设备，结合利用“互联网+”思维对有机物回收进行计量、监管的小区智能化厨余垃圾有偿回收模式，能够真正实现家庭垃圾分类有偿服务的智能化，实现物质循环利用同时产生适当的经济效益，从而达到节约资源、保护环境的目的。

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（作者单位：湖南科技大学信息与电气工程学院）