垃圾压缩机废液排放机构的设计

摘要：我国城市生活垃圾(MSW)的数量越来越大，国内对垃圾压缩机的需求更加旺盛，垃圾压缩机已被投放到市场上。对现有垃圾压缩机压缩垃圾过程中产生的废液污染问题进行分析，提出相应的解决方案，研制了垃圾压缩机的废液排放机构。在具体的实施方案中，废液排放机构包括倾斜状态下压缩、机体底板结构的改变和废液导流装置3部分，进行了相关的设计论证，并给出了主要部分的技术参数；配合三维简图，说明其内部结构及装配方式，给出废液导流方案，从而增强了垃圾压缩机的环保性和市场竞争力。
关键词：垃圾压缩机；垃圾压缩废液；废液排放机构
随着国民经济的高速发展，城市生活垃圾的数量越来越大，垃圾压缩时产生的废液量也随之增加。大量的垃圾压缩废液在垃圾的压缩、运输过程中，流至地表，污染土壤，渗至地下，污染水源，并以“恶臭”气味污染空气，对人们的健康和生活环境造成了危害。

图1垃圾压缩机的种类
目前，垃圾压缩机可分为：中小型垃圾压缩机，如图1(a)；大型垃圾压缩机，如图1(b)；垃圾压缩运输车，如图1(c)。但是，现有的这3类设备均没有垃圾压缩废液的收集和排放机构，所产生的废液未经处理就直接排放，导致了废液对环境的污染问题。
中小型垃圾压缩机一般用于中小型垃圾中转站，垃圾压缩吞吐量适中(小于50t/日)，投资及运作成本较低。大型垃圾压缩机用于大型垃圾中转站，其日处理垃圾量大(50～100t/日)，单从垃圾压缩的角度考虑，具有较好的经济效益和社会效益[1]，运作成本低，利于垃圾的集中处理。但是，这两种压缩机都缺乏配套的废液排放机构，产生的压缩废液汇聚于地表，渗透性大，对环境污染较大。垃圾压缩运输车是集垃圾压缩机和运输车设计于一体的垃圾压缩运输设备，便于收集垃圾，即时压缩，方便快捷；但随之产生的压缩废液，随压缩车沿途滴漏，该类问题也没有得到解决。
1垃圾压缩机废液排放机构的现状
目前，绝大多数垃圾压缩机未考虑压缩废液对环境的影响。既使有少数企业考虑到垃圾压缩时的废液问题，也仅仅是为了提高压缩效果，而没有从根本上解决环境污染问题。
据粗略统计，当前我国城市的垃圾年产生量约为1.5亿t[2]，并且以每年8%的速度增长[3]。以每吨垃圾产生1L废液进行计算，全国每年将有15万m3的垃圾压缩废液被排放到环境中，而且还在逐年增加。这些废液如果排放到人们的生活区，将对居民的身体健康和生活环境造成极大的危害。
然而，现有的垃圾压缩机构主要由压缩机构(推板、推杆和挡板等)、锁紧机构(螺栓、螺母和卡扣等)、支撑机构(机体)和闸门提升机构等组成，没有垃圾压缩废液收集和排放机构。所以，设计人员在设计与改进垃圾压缩机时，应考虑废液收集和排放机构的设计，以使垃圾压缩废液排放至污水处理场所，彻底解决因垃圾压缩而导致的废液污染问题。
2废液排放机构设计
由于垃圾压缩废液来源于生活垃圾，因此属于生活污水类，可对垃圾压缩机增加一定的机构，由该机构把压缩过程中产生的废液排泄到生活污水管网中，从而进入城市污水处理系统。这样既减少了压缩废水的危害，又降低了废液处理的成本。
对于压缩机的废液排放机构，我们有以下设计对策。
2.1压缩机机体倾斜
目前，垃圾压缩机机体在工作时大都呈水平状态放置(如图2(a))。压缩过程产生的废液，因流体本身的特性而在压缩机机体底板上无规则流动，最终在压缩机底板与机体结合的缝隙处泄漏出来，流至地表，渗入地下，污染土壤，对环境造成危害。针对此种情况，设计时把压缩机机体倾斜(如图2(b))，在压缩垃圾时，废液的流动有了一定的方向性——在重力势能的作用下，废液由倾斜机体底板的高端向低端流动，使压缩废液在机体底板的低端汇聚，便于人为控制使其排放至污水处理管网。实现机体倾斜的方法有两种：其一，把垃圾压缩机置于斜坡上进行垃圾压缩；其二，通过改变压缩机机体两端支撑物的高度，以达到机体倾斜的目的。设压缩机机体底板与水平方向的夹角为α，则倾斜角α与废液流速、机体长度的关系可根据黏性流体伯努力方程，得到

式中：x——废液距离底板低端的距离，m；
g——重力加速度，取值为9.81m/s2；
L——压缩机机体底板的长度，m；
v——废液的流速，m/s；