餐厨废弃物是餐馆、食堂等场所人们就餐后的剩余物及厨房下脚料，包括谷物、蔬菜、肉、动植物油、水等。李蜀予等研究表明，对餐厨废弃物采用脱油干燥饲料化的处理模式比较适合宁夏乃至西北地区的地理气候、饮食习惯和经济发展水平。根据该处理模式，提取餐厨废弃物中的油脂后，剩余物需经干燥以获得干物质。但是，脱油处理后的剩余物含水率很高，直接进行干燥将导致干燥环节负荷较大。若在干燥前利用机械方式脱水，将会大大减轻干燥环节的负荷，从而有效地较低干燥环节的能耗。

叠螺式脱水机具有能耗低、噪音小、易操作、自清洁等优点，近年来在污泥脱水等领域得到了广泛的应用。本文探讨叠螺式脱水机在餐厨废弃物脱水处理中的适用性，并根据餐厨废弃物的特点，给出关键的设计参数，为叠螺式餐厨废弃物脱水设备的设计提供参考。

1 餐厨废弃物含水特性及叠螺式脱水机的适用性分析

1.1 餐厨废弃物中的水分存在形式

根据物料中水分的存在形式不同，可将其分为游离水、间隙水、毛细管结合水、表面吸附水和内部结合水等，游离水和间隙水可通过机械脱水压滤脱除，而毛细管结合水、表面吸附水、内部结合水与固体颗粒结合较紧密，需要较高的能量方可脱除。脱油之后的餐厨废弃物的湿基含水率为82%～95%，主要以游离水存在，含量大于90%。叠螺式餐厨废弃物脱水机就是以脱除餐厨废弃物中的游离水为目的的设备。

1.2 叠螺式脱水机在餐厨废弃物脱水中的适用性

餐厨废弃物是一种黏度大、油脂含量高的特殊性质的物料，与石油污泥的黏度和密度等物性相近。叠螺式脱水机在石油污泥脱水处理的成功运用，为其在餐厨废弃物脱水中的应用提供了可借鉴的工程实例。

1.3 叠螺式餐厨废弃物脱水机的结构及工作原理

叠螺式餐厨废弃物脱水机由滤筒、螺旋轴、进出料口及背压板等部件构成。滤筒是脱水机的关键部件，叠螺式餐厨废弃物脱水机利用多重固定环和活动环交替叠摞形成滤筒，内置的螺旋轴推动餐厨废弃物在筒内运动。旋转的螺旋轴使活动环在径向做圆周运动，相对固定环产生游动，滤筒因而不易堵塞。在滤筒前段，餐厨废弃物中的液体可从固定环和活动环之间的间隙自然排出，在后段，螺旋腔内体积不断收缩，内压不断增大，餐厨废弃物中的水分被挤出。这种结构有机地结合了过滤浓缩技术和压榨技术，将餐厨废弃物的浓缩和压榨脱水工作在滤筒内完成。从进料口到出料口，固定环与活动环的间隙逐渐变小，螺旋轴的螺距逐渐变小，通过背压板可产生很大的压力，使餐厨废弃物经过充分脱水后，从出料口排出。

2 设计条件及设计参数确定

以宁夏保绿特处理厂日处理量60t餐厨废弃物为例，进行叠螺式餐厨废弃物脱水机的设计。

2.1 螺旋轴结构参数的确定

螺旋轴是叠螺式餐厨废弃物脱水机核心部件之一。螺旋轴的主要结构参数有螺旋轴直径、压缩比、螺旋槽深度等。

2.1.1 螺旋轴直径

螺旋轴的直径与生产能力（Q）有关，近似生产能力公式为：Q=60πDpA(nrφc/cosβ)

式中：Dp为第一段螺旋平均直径，Dp=(D1+d1)/2，D1为螺旋轴外径，d1为螺旋轴根径，mm；A为第1段螺旋的法向截面积，A=(t·cosβ-b)(D1-d1)/2，t为第1段螺旋的螺距；b为第1段螺旋的螺叶厚度，mm；n为转速，r/min；c为进料浓度，%；r为绝干物料的密度，kg/m³；φ为进料的填充系数，一般取0.4～0.6；β为第1段螺旋平均直径处的螺旋角。

由上式可知，叠螺式餐厨废弃物脱水机的生产能力和螺旋轴直径、转速成正比。在c=35%、r=1000kg/m³、φ=0.5、β=11°、b=5mm的条件下，根据我国的标准螺旋直径，取螺旋轴直径为300mm。

2.1.2 螺旋槽深度

螺旋槽深度是螺旋轴外半径与根半径之差，对于螺旋挤压式脱水，一般取0.2～0.3倍螺旋轴外径。此值过大，物料层变厚，不易脱水，较易发生打滑现象。易脱水的物料取上限，而难脱水的物料取较小值。餐厨废弃物属于难脱水物料，近来越来越趋向取较小值，这里取20mm。

2.1.3 螺距

螺旋轴螺距的大小对于一定直径的螺旋来说，也就是螺旋升角的大小（tgβ=t/πD）。螺距较小时，餐厨废弃物受到的轴向分力增加，径向分力减小，动力消耗增加。一般进料端的第一个螺距取（0.65～0.75）D，逐步减小到取（0.3～0.5）D。进料端螺距t1=（0.65～0.75）D=195～225mm，这里取其中间值210mm。出料端螺距t2=（0.3～0.5）D=90～150mm，这里取其中间值120mm。

2.1.4 压缩比

压缩比是进料端第一个螺旋槽的容积与末端一个螺旋槽容积之比。压缩比的大小直接影响物料的脱水率。物料层的压力差与压缩比成正比。脱水性能差的物料，压力差较大，压缩比取大些；脱水性能好的物料，压力差较小，压缩比取小些。根据相关资料，推荐压缩比为1:2～1:4。

物料投进脱水机后，需迅速地受到挤压，并且压力的上升要比较平稳，前段与后段的压力差不要太大，使物料接受较长时间的挤压脱水。

由于螺旋槽分为3段，根据均匀压缩原理，压缩比为：V3/V2=V2/V1

式中：V1、V2、V3为螺旋轴各段螺旋通道的容积。

餐厨废弃物的脱水性能相对较差，根据公式进行验算和修正后，压缩比取1:4为宜。

2.2 转速

螺旋轴转速取决于物料在脱水机滤筒内的停留时间，这与物料的滤水性、滤水量、出料含水量有关。一般推荐螺旋轴转速为2～6r/min。为了增加餐厨废弃物在滤筒内的停留时间，螺旋轴转速取2r/min为宜。

2.3 叠片尺寸及其间隙

2.3.1 叠片尺寸

根据螺旋轴的直径，可确定固定环内径300mm、外径345mm、厚度3mm。活动环的内径须靠螺旋轴螺旋叶片的外缘驱动实现径向游动，若将游动幅度设为10mm，则活动环的内径应为290mm、外径335mm、厚度3mm。

2.3.2 叠片间隙

叠片间的间隙是根据物料颗粒来决定的。根据餐厨废弃物经前期粉碎处理后颗粒的大小约为3mm，前段间隙应为1mm，中段间隙应为0.6mm，后段间隙应为0.3mm。这应与不同阶段的脱水形式有关，即前段为滤，后段为挤。

3 结论

通过对叠螺式脱水机工作机理以及对餐厨废弃物物性的分析，叠螺式脱水机可以用与餐厨废弃物的脱水处理，并给出了相应的设计参数。通过调节螺旋轴转速、碟片间隙等参数，使叠螺式餐厨废弃物脱水机达到更好的脱水效果，而其低转速、无人值守、滤网不易堵塞、粘黏等优点尤其适合于餐厨废弃物的脱水。