台南區農業專訊第38期:15~20頁(2001年12月)

廚餘快速處理機之研發

/圖  鄭榮瑞、鍾瑞永

台灣地區每天產生的家庭垃圾約26,000公噸,每天必須藉由清潔工全部處理,目前主要處理方法是焚化處理、掩埋處理、不當丟棄及分類回收等。焚化處理目前有內湖、木柵、北投、新店、樹林、台中市及嘉義市等七處完工運轉,最高處理能量每日約7,650公噸;掩埋處理場台灣地區現約有300座垃圾掩埋場,其中有6成已經達到飽和,這些掩埋處理場常因污水外溢惡臭,造成二次公害,而不當丟棄估計每日約有4,500公噸,這些不當丟棄的垃圾或利用河川地作為垃圾場,不但與水爭道,更嚴重污染了地下水源,造成病蟲害孳生及破壞生態環境。

根據統計在每天丟棄垃圾中廚餘殘羹剩餚佔35%、廢棄物佔13%、落葉佔7%、可回收資源佔45%。廚餘利用在養豬尚未企業化前,農家常利用廚餘或餿水養豬;惟有油水含量高污染及病菌孳生,不符衛生或成為疾病傳染的管道而常遭詬病。目前主要採用掩埋或焚化處理,前者掩埋不當易造成二次污染,後者因廚餘水份含量高,易造成焚化效率低及產生不良臭味氣體。因此,如能將35%的可發酵性廚房廢棄菜葉、殘羹剩餚等利用再生處理,經由微生物的分解將可成為有用的飼料或植物能吸收之有機資材資源,提供作土壤肥力改善、環境綠美化之蔬果、花卉園及盆栽之有機肥料資材使用等,則不論對減少環境污染、活化改善土壤及避免社會抗爭等效益而言,將是三嬴的。

為能就地處理廚餘廢棄物,免除搬運及環保問題,行政院農業委員會台南區農業改良場乃在有機農業專家黃場長山內博士的領導下,進行廚餘快速處理機的研發,本機具有進料打碎、加溫、攪拌、發酵、除臭及去油水等多項功能,開發完成後,配合有辦理營養午餐的學校不斷進行使用測試,其作業功能及使用效益已獲農業、教育界及環保人士一致肯定及贊同。本機並已獲得經濟部智慧財產局新型專利第一六八0六五號。本機可適用於公寓、社區、大樓、餐廳、工廠、學校、軍營及機關團體等,達到免除搬運及環保問題,可減少廚房垃圾量約40∼50%,促進廚餘廢棄物資源化再利用及環境綠美化效果。

快速發酵廢棄物再生處理機
快速發酵廢棄物再生處理機

廚餘處理機作業流程

廚餘處理機作業流程

機械構造與性能

廢棄物快速發酵再生處理主要利用好氣性微生物菌種的生長、活動、繁殖等過程快速將廚餘分解原理,因此配合處理過程之打碎、攪拌、加溫、通氣、脫油水及除臭等需要,機械的主要構造包括進料裝置、打碎裝置、濾油水裝置、第一至第三槽攪拌裝置、脫油水裝置、發酵、分解槽、有機質肥料成型、輸送與出料槽、脫臭處理裝置、加溫裝置、可程式控制裝置及傳動輸送裝置等組裝而成(如圖1)。其主要部份概述如下:

1.   本體:裝置本體內共設有四室,間隔壁係與裝置本體上下連結一體成型,其每一室為一獨立空間,俾利於單獨控制攪拌及加溫,於每室中段設有缺口,具有可自動關閉或打開送料門。由於細碎化,粒子均勻,發酵作用均勻完全,全程作業時間僅需一至三天左右。

2.  打碎機:由於廚餘廢棄物形狀不一(含有整理後之殘葉、剩餘飯菜及魚骨殘渣或骨頭),具有相當大體積,空隙率也大,影響發酵處理,因此加以打碎使其細碎化,可促進發酵的實施,本機採用擠壓研磨方式處理,如圖2所示。

設有自控研磨打碎裝置
設有自控研磨打碎裝置

三葉片構成之攪拌機
三葉片構成之攪拌機

3.   攪拌器:係以設在裝置本體外之傳動軸連結三葉片構成之攪拌器而轉動攪拌,可如電扇般之充分攪拌均勻,攪拌時間及攪拌方向可設定,配合發酵原理設計為間歇式作動,3所示。

4.  加熱器:於每一室中均設有加熱器,並以水為介質,配合好氣性發酵環境溫度可在55∼65℃分槽自行設定,均溫可促使發酵及乾燥作業的進行。

5.   送料裝置:配合每室三葉螺旋排列設計及由每一處理室之開口葉片門,依設定時程自動開閉送入次一處理室,可定量、定時排料作業,其各槽停留時間比為6:3:2:1。

6.   除臭裝置:各室所抽出之氣體經通過水槽過濾器作暴氣過濾除臭處理。

7.  傳動系統:攪拌控制配合加溫發酵原理,採用間歇性運轉設計,各槽獨立傳動設計,促進發酵及節省運轉電費成本。

8.   微電腦控制系統:利用可程序控制器來作為系統主要控制元件,其特點是系統修改、維護容易、故障率低。

採用微電腦控制系統
採用微電腦控制系統

該機作業從進料、打碎、攪拌、加溫、去油水、發酵、分解、脫臭、有機資材出料等一貫自動化作業。廚餘處理作業能量可依需要設計,以JL-30型為例(如表1),其每批可處理能量為150公斤以上的廚房整理廢棄菜葉、殘羹、剩餚等,可處理相當於1,875個學生,每人殘餘80公克的食物殘渣量,廚餘自進料、發酵處理到有機資材排出全程大約2∼3天,每日可製得有機質產品大約5∼10公斤,可有效減量,其產出物重量比例為原來的十五分之一到三十分之一。

1.廚餘處理機主要規範表

型號

性能及規格

JL10

JL20

JL30

機台尺寸,cm

180X100X130

240X100X130

240X130X130

使用佔地面積,cm

300X200X250

360X200X250

360X250X250

每日處理能力,kg

60

100

150

本機槽體

不袗槽體

不袗槽體

不袗槽體

電器控制開關

全自動/半自動

全自動/半自動

全自動/半自動

脫臭機構

全自動

全自動

全自動

機 械 特 性

本機操作簡單、可隨時投料;作業過程自動控制、老少皆能勝任。

廚餘投入、自動打碎、攪拌、脫油水、加溫、通風、發酵、分解、脫臭、有機資材出來等一貫自動化作業,2∼3天可製成有機質資材。

採用分槽式獨立設計,各槽具有不同的攪拌、加溫及排料控制,運轉時各槽可設定溫度,穩定性佳、無噪音。

具有自動控制打碎設計,投入廢棄物經細碎後,粒子一致,利於快速發酵處理。

攪拌控制配合加溫發酵原理,採用間歇性運轉設計,促進發酵及節省運轉電費成本。

具有返菌處理控制機制設計,除第一次填加促進發酵菌微生物外,日後連續運轉不需再填加發酵菌微生物。

具有自動脫臭設計,處理過程中不需添加芳香劑等除臭劑,不會有惡臭產生,可設置於廚房旁邊,能就地處理有機廢棄物,免除搬運及環境污染問題。

可快速減量並將廚餘廢棄物資源化變成有用的飼料或有機資材,可提供用來作寵物飼料或環境綠美化之花卉、果園及盆栽之有機質資材等。

適用於公寓、社區、大樓、餐廳、工廠、學校、軍營、監獄、醫院、球場及遊樂場等場所。

無臭味無噪音可設於廚房旁邊
無臭味無噪音可設於廚房旁邊

處理後廚餘資材可提供作有機質肥料資材或飼料利用
處理後廚餘資材可提供作有
機質肥料資材或飼料利用

使用時注意事項

1.  本機可投入有機廢棄物,如果皮、剩菜、剩飯或整理之果菜、魚肉及骨頭、貝殼等剩餘物。

2.  請先啟動打碎機構,再進行投料,避免打碎機卡死而導致跳機。

3.  不可投入物品:

(1) 可燃物之類:如汽油、柴油、煤油、溶劑等。

(2) 金屬類物品:如鐵製餐具、鋁罐、鐵罐等。

(3) 玻璃、陶瓷器類物品:如碗盤、杯子、花瓶等。

(4) 紙類:如報紙、雜誌、瓦楞紙板等。

(5) 木材類:如筷子、竹類品、木片等。

(6) 布、皮革類:如衣物、毛巾等。

4.  纖維性蔬菜:如白菜、高麗菜、薯類等,勿整顆投入,應切成數塊再投入為宜。

5.  調味料、油品、酒精類,請勿單獨大量投入。

6.  每次投料後應保持機器內外之清潔。

7.  清洗控制面板開關時,勿用水直接沖洗,避免造成漏電而發生故障(本機控制面板上開關有防水、防漏電功能)。

有機質資材成分分析及利用

1. 廚餘有機質材料成分分析

有機質材料分別取自已設置快速發酵再生處理系統之單位,包括台南縣西港國小、小新國小、台南市長榮中學及台北華梵大學等所產出之產品。有機質材料取樣後經由本場土壤肥料研究室分析,有機質成份可達50%以上,另含有氮、磷、鉀、鈣、鎂等肥料成份及銅、鐵、錳及鋅等,其結果如表1。

表1.廚餘有機質材料成分分析表

回件日期

880825

881119

890115

890627             

891230

PH (1:5)

4.9

4.92

4.3

5.18

5.3

電導度(鹽分) (m.s)

5.18

9.93

6.8

16.8

12.5

有機質,(%)

69.9

55.13

68.4

67.6

49.4

(N),%

2.57

3.19

2.87

3.13

2.9

(P),%

0.27

1.133

0.681

0.376

0.4

(K),%

0.04

0.553

0.241

0.417

1.3

(Ca),%

0.595

2.731

0.821

0.201

1.6

(Mg),%

0.061

1.075

0.06

0.039

0.3

(Cu) ,ppm

10

694

8.75

10.0

7.5

(Fe) ,ppm

608

8594

235

80

604

(Mn),ppm

25

756

23.8

13.8

24.2

(Zn) ,ppm

3.75

798

18.8

ND

17.9

註:ND表示檢測不出

產生之廚餘有機質材料可以適當比例混合土壤使用
產生之廚餘有機質材料可以適當比例混合土壤使用

2.有機質資材之利用

有機質材料產出後可提供作飼料或可以將其與10∼20倍的泥土混合使用或適量的施撒於植物周圍,也可以利用於栽培花木或投入田中,作為土壤改良之用。

 

推廣應用效益

由於本機之獨特設計,日常操作除了電力運轉成本外,不需填加微生物等額外費用,根據調查結果以廚餘快速處理機處理平均每噸處理電力成本約為130元,即可將原本當垃圾處理的農產廢棄物加以資源化回收再利用,提供飼料或有機肥資材用,從環保觀點,可完全有效減量,解決廚餘廢棄物所造成之環境污染問題;從農業觀點,經處理後之產品在適當調質之後,可提供作農作物栽培用有機質肥料使用,可活化改善台灣土壤,展現三生農業(生產、生態與生活)的願景。從社會經濟觀點,可將資源廢棄物有效減量、再利用,增加社會資源及間接延長垃圾掩埋場與焚化爐之使用期限與效率,可減少民眾對垃圾掩埋場及焚化爐設置的抗爭與成本。

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