毕业设计（论文）-基于分布式理念的厨余垃圾再利用系统及设施设计.doc

北京联合大学 毕业设计 引 言随着科技的日益发达，系统的日益完善，我们越来越依赖科技产品带给我们的便利。于是我们便总期待有些我们不愿去自己动手解决的问题同样来依靠科技解决。但我们不曾想过，那些我们举手便可解决的小问题如若被我们跳过（即社会组成中的最小单位）去到下一级解决，以此类推，无数个微小的问题会如滚雪球一般成为一个大的难以解决的问题。这时，我们所耗费的不再是我们每个人的一点精力或体力，而可能是以指数倍增长的人力物力。这或许省了我们一点点事，但对能源与环境的破坏是不可想象的。就例如垃圾分类回收，如果我们在产生垃圾的时候就进行垃圾分类，垃圾再处理再利用，减短垃圾回归能源的循环路径，加快垃圾循环再利用的循环过程，从环境上讲，城市周边可减少垃圾回收处理站、减少垃圾焚烧、填埋场所；从物质上讲，垃圾处理再利用的产物可直接回归人们的生活中，如肥料、饲料等。因此，本课题将基于LeNS-China项目的分布式理念，对家庭厨余垃圾再利用进行研究。对当前厨余垃圾的组成成分、当前处理利用方式、可利用途径等进行调研。应用分布式理念对厨余垃圾的再利用进行系统规划，做出厨余垃圾再利用环保、合理、可行,且清晰的规划方案图。根据规划方案确定厨余垃圾再利用系统的终端产品形式，并根据反馈意见对设计进行修改, 完成最终方案，确定结构和尺寸，通过再利用系统及设施设计切实达到缩短厨余垃圾循环周期、厨余垃圾再利用、减少进入填埋场有机物数量的环保目的，完成终端产品设计方案。全套设计加扣 30122505821 概述1.1 课题研究意义人类每时每刻都不可避免的在产生垃圾，如果我们在产生垃圾的时候就进行垃圾分类，垃圾再处理再利用，减短垃圾回归能源的循环路径，加快垃圾循环再利用的循环过程，从环境上讲，城市周边可减少垃圾回收处理站、减少垃圾焚烧、填埋场所；从物质上讲，垃圾处理再利用的产物可直接回归人们的生活中，如肥料、饲料等。这将大大减少统一回收垃圾再集体处理所付出的成本。1.2 课题任务与目的基于LeNS-China项目的分布式理念，对家庭厨余垃圾再利用进行研究。对当前厨余垃圾的组成成分、当前处理利用方式、可利用途径等进行调研。应用分布式理念对厨余垃圾的再利用进行系统规划，做出厨余垃圾再利用环保、合理、可行,且清晰的规划方案图。根据规划方案确定厨余垃圾再利用系统的终端产品形式，并根据反馈意见对设计进行修改, 完成最终方案，确定结构和尺寸，通过再利用系统及设施设计切实达到缩短厨余垃圾循环周期、厨余垃圾再利用、减少进入填埋场有机物数量的环保目的，完成终端产品设计方案。1.3 研究内容对现有的垃圾分类进行研究，对比国内外垃圾分类方法的优劣。针对厨余垃圾进行深入研究，包括研究回收处理方式、是否再利用、再处理方式方法及以北京城区为例家庭、小区厨余垃圾产生量、分类、处理的研究。根据以上调查研究进行厨余垃圾回收再利用系统的研究，以及对回收再利用设施的使用方式、体量、人机关系、造型的研究及设计。1.4 设计计划第1周第2周 对当前厨余垃圾的组成成分、当前处理利用方式、可利用途径等进行调研； 第3周第4周 确定对厨余垃圾再利用系统的规划方案，完成规划方案图，确定厨余垃圾再利用系统的终端产品形式；第5周第6周 在对使用环境需求分析的基础上，确定终端产品的设计要素，提出设计方案草案； 第7周第9周 结合调研反馈进行深入设计，包括结构的实现、外观设计，根据目标人群意见进行修改，确定设计方案；第10周第11周 完成设计报告书和展板的打印，以及模型的制作；第12周 提交论文；第13周 答辩。1.5 实施方案设计方法：观察法、调查法、文献法、经验总结法 、案例研究法。实施方案：（1）解决方案的完成应基于LeNS-China项目的分布式理念。（2）对当前厨余垃圾的组成成分等调研,再利用方案等要避免单纯定性分析,要有相关数据支撑。（3）对于厨余垃圾再利用方式的系统规划方案环保、合理、可行,且有清晰的规划方案图。（4）终端产品方案应以对使用环境的需求分析为基础,并根据反馈意见对设计进行修改, 完成最终方案，确定结构和尺寸，通过再利用系统及设施设计切实达到缩短厨余垃圾循环周期、厨余垃圾再利用、减少进入填埋场有机物数量的环保目的。1.6 预期结果基于LeNS-China项目的分布式理念对家庭厨余垃圾处理及再利用进行设计规划。借鉴分布式理念，解决厨余垃圾处理与再利用的问题。对系统及产品的功能、造型、尺寸、材料工艺、色彩等方面进行设计。通过再利用系统及设施设计切实达到缩短厨余垃圾循环周期、厨余垃圾再利用、减少进入填埋场有机物数量的环保目的，完成终端产品设计方案。2 调研及调研分析2.1 分布式概念与现实应用 2.1.1 关于分布式理念分布式原本为计算机领域的专业术语。分布式应用（distributed application）：将某一个或多个应用程序分配在不同计算机上，借由网络来共同完成同一个或几个项目。2.1.2 分布式在垃圾分类上的应用前景分布式不仅可以用于计算机虚拟环境，同样可以运用到现实生活中。我们可将脱离开网络环境的分布式理念理解为：如同树状图，解决一个大问题可先从源头的小问题开始解决，逐级处理，各个击破，最终会发现位于顶端的大问题成为了小问题，解决方法变得简单同时解决成本也可减小。垃圾回收与能源再利用（既垃圾可持续）是一个大问题而厨余垃圾回收再利用是所有垃圾分类回收再利用中的一个源头的小问题。2.2 国内外垃圾分类回收处理现状2.2.1国外垃圾分类回收处理现状1）日本众所周知，日本是一个土地面积小、人口密度大、资源极度匮乏的岛国。在日本，所有商品包装上都会有产品材质标示，如图2.1产品包装的材质标识，提醒民众产品材质种类，以便分类。这是物品在成为垃圾之前为将来分类做好的第一步准备。同时，日本也有着相当严苛的垃圾分类回收法案。同一产品上可能会出现不同材质的部件，比如签字笔，笔身为塑料材质，而笔尖为金属材质。这时如若不做分开，直接投放垃圾桶，一经发现会追究投放者的法律责任。这在我国民众看来或许有些极端，但这样的极端的确也带来了日本国内环境的极大改善。公共场所内有分类极为详细的垃圾回收箱，同时对收纳家庭垃圾的垃圾回收袋也有材质和用途上的区分，如图2.2不同种垃圾专用袋、家庭垃圾投放的时间也有严苛的规定，如图2.3垃圾投放时间表。 图2.1产品包装的材质标识 图2.2不同种垃圾专用袋 图2.3垃圾投放时间表2）芬兰在芬兰，垃圾分类同样有着法律明文规定，每家每户必须垃圾分类，再由垃圾回收公司或政府进行回收。同时，芬兰政府会根据每周产生垃圾的量来做具体规划。如若单独住户、公寓楼或者办公楼、商店单独产出某类材质垃圾超过50公斤，便必须按照垃圾材质、是否可回收利用严格进行投放。又或者，有十户每周产生50公斤以上可降解垃圾，这不仅包括厨余垃圾，落叶、杂草等有机物亦是。这时，就必须配发专门的生物垃圾处里箱。2.2.2国内垃圾分类回收处理现状在国内大部分情况还停留在依赖垃圾处理公司来处理各类垃圾，自觉进行垃圾分类还属少数。其实，垃圾分类回收箱在我国城市中并不少见，社区或其他公共环境中随处可见，只是分类方法略显粗糙，如图2.4国内垃圾回收箱。同时，垃圾回收公司在回收时也不能保证按垃圾种类分类，如图2.5社区垃圾回收现状。这样能起到垃圾分类的作用微乎其微，同时也不能很好的提醒民众有垃圾分类的意识。 图2.4国内垃圾回收箱 图2.5社区垃圾回收现状城市中会按地区划分，分布小型垃圾处理站。有专门的人员操作，也有专门垃圾运输车辆。但往往，这些处理站周边的空气和环境是相对较差的。空气异味的原因必在于一些会散发臭气的厨余垃圾或易降解、易氧化的垃圾。这些垃圾不仅有异味，还因是厨房垃圾占主体，总会有一些液体存在。且因为不能保证全体民众都能做到垃圾分类，所以在工作人员清理分拣这些垃圾的时候困难重重且要忍受异味。这些其实是很容易避免的事情，如果能在这些易降解的厨余垃圾还未发臭之前就进行处理甚至再利用，虽然麻烦了我们一些分类的时间，但这样不仅可以废物再利用，同时我们也可通过自己的一份努力来改变我们周围的生活环境。并且，垃圾回收站一旦没有了厨余垃圾这一异味的来源，回收站工作人员的分拣工作也将减少。在对比国内外的垃圾分类回收处理，我们便可发现，我国虽一直大力倡导垃圾分类回收，但始终模式为无序投放、企业或政府回收在进行分拣。而一些垃圾分类工作做得较完善的国家则是，靠明确的法律条文和民众的自觉性与责任感完成在垃圾产生时就进行分类、处理以便下一级组织（政府或垃圾回收企业）能够以最开的速度进行不同种垃圾的在处理利用。2.3针对厨余垃圾分类回收再利用国内外现状2.3.1国外厨余垃圾分类回收再利用现状厨余垃圾属于可被环境降解的种类。这些可被环境消化的垃圾种类从最初的进入垃圾堆放场到后来被卫生填埋，从小规模分散回收变为大规模集中回收。加强垃圾的清扫和收集的同时，开始考虑垃圾分类回收、物资再利用、垃圾预处理、垃圾焚烧等其他垃圾处理方式。一些发达国家开始从垃圾产生预防工作做起，即物品在成为垃圾之前所做好的准备。就厨余垃圾预处理，例如：通过拒绝对食物的过度饮用、生物垃圾价值化利用、一般食物垃圾进行源头分类等。另外，一些发达国家，尤其是经济发达地区，由于人口稠密，所产生的废物量也相对较大，填埋处理占用土地较多，从而导致土地资源紧张，而人们对环境质量的要求又日益提高，填埋场就逐渐演变成对环境质量有负影响的存在。在这种情况下，垃圾填埋便逐渐淡出垃圾处理领域、不再是最普遍的处理方式。于此同时，大量的垃圾堆肥厂、物资回收利用厂、垃圾焚烧厂相继建设。一些发达国家已经普遍形成了，甚至有些家庭也参与了垃圾资源化、减量化和无害化处理的保障体系，主要秉持着可持续发展理念、循环经济理念等。目前，联合国发布的基于分布式理念的绿色可持续设计也将为垃圾分类回收处理再利用服务。1）新加坡新加坡对于厨余垃圾的分类回收管理相当严苛，尤其公共就餐环境。由于公共就餐环境带来的厨余、餐余垃圾数量庞大，且与家庭厨余垃圾相比油脂含量明显偏高，所以，在新加坡，餐馆的厨余垃圾是不准随意处理的，而是由政府统一回收，进行炼油。产出的油脂更不允许流入餐饮市场，而是用于燃料或肥皂制作。2）日本日本家庭的厨房里都配有厨余垃圾回收箱，将厨余垃圾倒进回收箱，搅碎烘干成为黑色粉末。收集好，在厨余垃圾投放日进行投放，厨余垃圾处理部门会进行堆肥让其成为肥料，可进行公共绿化或投放市场成为商品。3）荷兰在荷兰，厨余垃圾堆肥技术已经成熟，并以推广到家庭使用。家庭使用堆肥桶、公共环境堆肥桶正在被广泛使用。人们对于厨余垃圾的分类处置与其他材质垃圾的分类处置并无不同。并不会因厨余垃圾看似无用、无价值而不去做处理。4）英国英国也在已拥有厨余垃圾再处理产品干燥技术。厨余垃圾在堆肥后处于腐烂状态，虽然掩埋地下有利于植物生长，但人们在进行植物施肥时的使用感受并不好。因此，英国就出现了对厨余垃圾再处理产品进行干燥的技术，这样，人们在使用时就不用面对湿湿黏黏的堆肥料了，并且这些肥料也可作为商品流入市场，方便更多有需要的人。2.3.2国内厨余垃圾分类回收再利用现状对于餐馆、各单位这类公共就餐环境而言，厨余、餐余垃圾的去向多数为养猪场、鸡鸭场、炼油厂。我国一二线城市的厨余垃圾产量占家庭生活垃圾总量的41%-63.8%。厨余垃圾以每年10%的递增速度计算，年新增厨余垃圾量为500万吨。2014年，北京餐厨垃圾产生量达到每日2600多吨，较2008年日产生量1200吨增长了1倍。1上海市厨余垃圾处理除填埋外，还有再利用厨余垃圾堆肥、加工宠物饲料等资源化处置，进行厨余垃圾再利用。2.4厨余垃圾处理方式与用途去向2.4.1处理办法与用途去向1）填埋填埋需要大量的土地面积，不进行处理的填埋对环境会造成伤害。另外，随着人的生活水平提高，对生存环境的要求也日益提高，填埋所带来的环境上的污染与占用使填埋已不是可降解垃圾包括厨余垃圾最佳的处理方式。2）粉碎直排现代家庭已经出现粉碎直排式的厨余垃圾处理机。将厨余垃圾倒入与水池和下水道连接的处理机中等待打碎便可直接排入下水道。非常方便同时对家庭卫生也有好处。但会造成下水道堵塞、蚊蝇细菌滋生等环境污染问题。3）饲料化处理打碎，烘干，再通过特殊菌群发酵，将垃圾转变成高热量的动物饲料，变废为宝。4）肥料化处理主要包括好氧堆肥和厌氧消化两种，生物菌可将厨余垃圾分解消化成高热量肥料，用于农田、公共绿化、家庭等。5）能源化处理焚烧法：转化为蒸汽和热能。热分解法：分离为燃气、油、碳。发酵制氢法：清洁能源。2.4.2处理产品 已有的厨余垃圾处理产品大多分为两类，如表2.1现有厨余垃圾处理产品。表2.1现有厨余垃圾处理产品现有的两类产品中，厨余垃圾粉碎直排设施虽方便，也可让居住环境相对卫生，但打碎后的垃圾直接排入下水道，下水道堵塞问题不可避免，也会导致蚊蝇在下水道大量滋生，阴雨天、外界气压低时会造成异味上返，反而污染环境，且虽对厨余垃圾进行彻底处理，但造成了能源的流失，反而并不环保。所以，应将目光放在厨余堆肥上，一方面处理了厨余垃圾，同时还将垃圾转化为能源。而在现有产品中，距离人们生活最近的就是如上一些家庭使用的厨余垃圾处理设施。功能与处理方式各有不同。它们给人们生活带来了极大便利。但由于现如今我国垃圾与厨余垃圾分类做的都不完善，对于企业、政府化的大规模厨余处理厂来说，处理未分类的厨余垃圾费时费力。而对于家庭来说，拥有厨余处理产品仍属居民的个人行为。这导致，即使现有市场上有诸多相关产品，仍无法解决生活中对厨余垃圾乱丢弃、乱投放、无法做到厨余垃圾在利用的问题。而如果设计出一款能够处理厨余垃圾，同时还能给居民制造一些便利，规模适中的产品（非家庭私有产品、非企业化大规模产品）。从功能上讲，在为居民处理厨余垃圾的同时可产生另外的价值便利。从意义上讲，此产品意图向人们说明：垃圾分类与厨余垃圾分类的重要性，引导大众自觉、有意识的进行分类投放，便于垃圾的处理与再利用。另一方面，向大众展示，所有看似无价值的事物经过处理同样可以再利用，不要因为无价值而不去做应做的分类。3.设计原理研究过程3.1造型初步设计设计之初，我对产品造型做了初步的设计。造型设计延用了现有家庭设备和大规模设备的基本造型箱体。再对体积加以修改。完成以下造型设计。图3.1造型初步设计（1）图3.2造型初步设计（2）图3.3造型初步设计（3）3.2用户研究3.2.1调查居民对厨余垃圾处理再利用看法在进行了初步的外形设计之后，我发现对于家庭厨余垃圾处理设施所需要的体积大小，以及一些细节设计还需再推敲，于是便进行了问卷调查（详见附录A关于厨余垃圾处理与再利用的调查）。经调查发现，人们对于厨余垃圾分类、回收、再利用的看法是积极的。但由于厨余垃圾处理设施不是大规模企业化处理，离人们生活区域太远，就是需要厨余垃圾处理设施私有化，需要自己对设备完全负责，有些麻烦。所以，我认为将厨余垃圾再利用处理设施的使用环境设定在一个范围相对小，回收、分类路径相对短，而又不必居民自己承担设备维修、清洗等事项的区域更为妥当。因此，我将使用环境设定为社区。3.2.2社区厨余垃圾产生调查结果与分析以下是我对一些小区进行的实地走访调查得出的结果。之所以选取这两个小区，原因在于，该两小区楼房特点、居住人群有较明显的划分，能够较清晰地得到不同年龄层与厨余垃圾产生量的关系。表3.1甲小区人员居住情况与厨余垃圾回收设施情况调查情况居民楼数量单元数小区年龄层垃圾箱数厨余垃圾箱数垃圾箱体积回收次数是否做到垃圾分类36中、青年6只2只/栋220L1否估算值小区总人数每栋户数家庭厨余垃圾产生量（家/天）厨余垃圾总产生量（天/栋）26003001.89L（平均值）567L表3.2乙小区人员居住情况与厨余垃圾回收设施情况调查情况居民楼数量单元数（每栋）小区年龄层垃圾箱数厨余垃圾箱数垃圾箱体积回收次数是否做到垃圾分类74老年6只2只/栋220L1否估算值小区总人数每栋户数家庭厨余垃圾产生量（家/天）厨余垃圾总产生量（天/栋）560401.5L（平均值）120L根据表3.1、表3.2我们发现：这分别是两个住户为不同年龄层的小型社区。如表3.1，甲小区的居民年龄多居于青中年层，单身居住情况较少，两口、三口家庭居多，属于青壮年、孩子和刚退休人员，购买力相对较强，厨余垃圾产生量较多。情况来看，一栋小区楼的住户为800人左右，有两组共6只垃圾回收箱，分别为可回收、不可回收、厨余垃圾。其中厨余垃圾一组1只，共2只，一只体积为220L。如表3.2，乙小区属于老旧小区，区民多为单位退休老职工，平均年龄在70岁以上。一栋小区楼的住户为560人左右，同样有两组共6只垃圾回收箱，为可回收、不可回收、厨余垃圾，且对垃圾种类有明确的解释。厨余垃圾一组1只，共2只，一只体积为220L。根据对小区垃圾回收箱的实地考察发现，两小区不同之处：两个小区每家每天产出的厨余垃圾体积较小，远小于家用垃圾箱的体积。在这种情况下，根据个人生活习惯，会有每天倒垃圾、隔天倒垃圾、满了就倒等几种情况。而垃圾回收公司则是在清晨每天一收。而两个小区，在未作出垃圾分类的情况下，表1中青年小区的两组回收箱到夜间为均满，表2的老年小区回收箱中分别只有一只较满。两小区在垃圾投放上的相同之处：首先，居民们并未全部按照垃圾分类指示进行垃圾投放（这是由于在家中投放垃圾时就为分清垃圾种类）。这意味着在厨余垃圾产生时，居民并未有意识将它们与其他垃圾分开放置。其次，即使有居民有意识在厨余垃圾产生时就进行分类、单独放置（其他种类垃圾亦分类仔细放置），进行正确投放，如果其他居民不自觉，那么少数人的努力也会被浪费。另外，由于我们对于垃圾分类放置的重视度不够，人们的无意识，垃圾回收公司的人员在回收垃圾时，也无视垃圾种类与材质，不做分类，大拨回收，将所有垃圾在垃圾回收站在处理。这样，本来在厨余垃圾（各种材质垃圾）产生之时就可以完成的垃圾分类，要等到经过三到四次甚至更多运输、处理后才得以填埋、堆肥。所以，我们应该在厨余垃圾（各类垃圾）产生之时进行正确投放，在专业设施下进行厨余垃圾再处理，缩短厨余垃圾的循环过程，变废为宝运用到人们生活中。因此我将对厨余垃圾的再处理循环系统及所用设施进行研究及设计。3.3厨余垃圾处理方式实验3.3.1厨余垃圾生物堆肥细节研究我们选用好氧堆肥EM菌液喷淋方式进行厨余垃圾处理堆肥。据查阅资料，估算每人每天产生的厨余垃圾重量在0.220.26kg，体积在0.7L左右，蔬菜占比60%，果皮+动物内脏占比各20%。另外，据查阅文献资料，在堆肥发酵过程最剧烈，即温度达到60-70、氧气供给量好、定时翻料时，60L厨余垃圾完成堆肥时间为30天。1）氧气浓度、温度对堆肥进程的影响在有氧堆肥过程中，从垃圾开始腐熟，温度会随着时间的推移从环境温度不断上升，腐熟程度加剧（由室温20逐渐上升为60-70），消耗氧气，氧气浓度随之降低，温度达到最高值。随着腐熟趋于完善，垃圾对氧气的消耗逐渐减少，氧气含量回升，腐熟反应减缓，温度随之降低。氧气浓度、温度与堆肥进程相互作用。另外，当外界温度低于5时，堆肥难以进行。结论：保证氧气浓度、堆肥温度，可以保证堆肥进程的完整度。2）恶臭气体气体产生与抑制在有氧堆肥过程当中，首要的决定堆肥进程与速度的因素：氧气。当氧气的浓度高于气体总浓度的14%时，可以有效避免恶臭气体的产生。氧气的浓度与臭气浓度成反比，同时与温度成反比。因此，通风，让厨余垃圾与氧气充分接触有利于垃圾堆肥的完整度与恶臭气体的抑制。另外，恶臭气体中，氨气、甲硫醚、二氧化硫的排放限度是我国恶臭污染物排放规定中有明确限制的。抑制这些气体的产生方法除了提高氧气浓度，还可通过在堆肥物质中加入玉米干秸秆。同时也可加入碎木屑，吸收液体和异味，以及加入活性炭。另外，玉米干秸秆、木屑也是可以被降解或腐熟的，对环境没有危害。结论：保证氧气浓度即确保通风顺畅、保证腐熟物与氧气大面积接触、加入玉米干秸秆、木屑、活性炭，可以抑制恶臭气体的产生。3.3.2方式实验我将通过简单的堆肥进一步了解设计厨余垃圾再处理设施的所需条件。如表3.3堆肥记录，准备一个方形容器（便于计算体积）、EM堆肥菌、木屑、食品温度计。堆肥内容：菠菜叶、橙子皮、蛋壳、瓜子皮、剩饭菜。堆肥记录堆肥内容体积菠菜叶、橙子皮、蛋壳、瓜子皮、剩饭菜、木屑1.92L重量450g日期天气/温度堆肥温度状态气味4.21919.8变化不明显橙皮、剩饭菜、EM菌气味4.31921.84.42220.34.52220.8开始长白色毛菠菜叶的腐烂味道4.62024.24.72525.44.82427.8白色、绿色菌落开始覆盖厨余垃圾味道减淡4.92626.94.102024.14.111616.9垃圾由绿转黑，没有蛆味道减淡4.121916.94.132623.6厨余垃圾已没有明显变化，腐熟停止味道减淡4.142422.24.152222.54.161921.04.202723.4腐熟情况如图3.4腐熟第一天，将积攒一天的厨余垃圾放入堆肥箱内，加入EM发酵菌与除臭、除水分木屑，测量温度，为19.8，接近室温。图3.4腐熟第一天此后三天中厨余垃圾的状态没有明显变化，在开始出现白色菌落前，厨余上生出黑色小点，此后一天，厨余垃圾被白色毛状菌落覆盖，如图3.5腐熟第四天所示。图3.5腐熟第四天待白色毛状菌落完全覆盖厨余垃圾后不久，就出现了浅绿色苔藓状菌落，厨余垃圾发黑腐烂，如图3.6腐熟第八天。图3.6腐熟第八天进行翻料后发现腐熟程度良好，没有蚊蝇滋生，卫生程度良好。厨余垃圾腐熟为黑色，如图3.7腐熟第十一天。图3.7腐熟第十一天又观察一个星期后发现厨余垃圾腐熟已无变化，腐熟物均已腐化，腐熟结束，如图3.8腐熟第20天。图3.8腐熟第20天经过堆肥实验，发现翻料是堆肥过程中不可缺少的一步，定时翻料可以保证腐熟的完成度。空气流通与腐熟温度保证腐熟的程度。而厨余垃圾的体积与腐熟时间并非体积越小，腐熟时间会相应减短。由于设备简易，并不能像预计一样温度升高到60-70，这需要我在后期设计中考虑 如何人工加温。而堆肥中如果菌落的生长良好，并不会生虫，堆肥过程很卫生。因此，在堆肥设施的功能设计上应考虑到：加温、通气、翻料这几点。3.4产品研究3.4.1人机尺寸根据3.2.1的厨余垃圾调查我们可知，236个参评者中从18岁到65岁青壮年人数居多，平均每天每个家庭产出厨余垃圾1.89L，平均1.4天倒一次垃圾。由此推断，在一个居住着年龄层处于中青年的社区中，一栋平均300户的居民楼里，一天所产生的厨余垃圾约为567L，平均每天倾倒405L。如果按照300户（一栋住宅楼）的厨余体积来计算，所做设施太过庞大，不适于社区使用。如果将设施的使用人数范围设定在一个单元设定25户，那么每天倾倒33.75L，月倾倒的厨余垃圾量为1012.5L，所做设计的体积应略大于此。成年人手肘位置在根据身高不同，大致在95-120cm之间，手操作最舒适范围在小臂水平向上90的区域里。因此，门的把手或其他开合方式的位置取中值，110cm高度。再根据此高度来推断，箱体高度可以略大于此。而前面说到，厨余垃圾堆肥过程是与温度、氧气浓度、垃圾与氧气接触度有关的，小区每天产生的厨余垃圾量庞大，且堆肥速度有限。在3.3.2方式实验中我们看到，2L的厨余垃圾在堆肥中要经过将近半个月才能完成腐熟。而现有产品中220L的堆肥桶在6-8周就可完成整个过程，如图3.9现有堆肥产品220L所示，以及文献资料中60L厨余可在30天完成堆肥，其差别就在于自制的堆肥桶没有良好的通风装置，同时还要考虑气味的溢出，这样导致堆肥过程中氧气的不足。另外，现有产品与自制产品中都未出现加温装制，虽然从理论上讲堆肥过程中会产生热量，但由于周遭环境影响或一些不可知因素会造成温度的不足，从而影响堆肥进程。大量厨余垃圾堆积在一起不利于与空气接触，对翻料也造成困难，而且居民是每天投一些放厨余垃圾，应将不同时间投放的厨余区分开来，且区分出料口与进料口。根据中国人平均身高确定设施最合适的高度。根据手肘的平均高度以及手在推、拉、拽等情况下最舒适的角度、高度、宽度等。另外，在使用时应加入能够提示使用者设施工作进程的提示装制。所以，人机尺寸方面，应在保证设施的体积的情况下符合人体工程学。交互方面应让用户使用舒适、人性化。在功能上应能时时加温、加氧、搅拌、递进装制等。图3.9现有220L堆肥产品3.4.2现有产品造型参考在厨余垃圾处理设施上，目前国内市场大致分为公共厨余垃圾处理设施和家庭厨余垃圾处理设施。使用环境、适用人群以及产品体量都有较大的差异。而唯独缺乏社区处理这类中等范围的厨余垃圾再利用处理设施。国外产品中虽有社区范围使用产品，如图3.10国外社区范围厨余垃圾堆肥桶所示，但由于国情不同，国外社区类厨余处理产品在国内城市社区并不适用。所以，应参考现有厨余再利用处理产品外，还应参考其他大型家电造型、体量与功能，对本设计进行辅助。图3.10厨余垃圾发酵桶如图3.11滚筒式洗衣机所示，滚筒洗衣机与所设计的厨余垃圾体量上虽有较大差别，但可以参考门的开合方式。另外，洗衣机中的滚筒与厨余垃圾翻料原理相似，可以借鉴。但在居民进行厨余垃圾投放时，所做动作应是：扔。因为，厨余垃圾相对不卫生，处理设施难免有异味，所以门的设计应方便垃圾直接投入，入料门的开合可以向下，入料口朝上，方便垃圾投入。图3.11滚筒式洗衣机由于厨余垃圾再利用处理设施体积较大，又安放于社区公共环境中，在夜间应有发光提示，同时此发光功能还可加注产品使用顺序提示功能，是产品更加人性化。可借鉴如图3.12手机LED呼吸灯、夜间障碍物安全警示灯。图3.12手机LED呼吸灯、夜间障碍物安全警示灯3.4.3功能研究综上3.3.1细节研究与3.3.2厨余垃圾处理处理方式试验得出的现象与结论，该厨余垃圾处理再利用设施应有以下功能：1）通风换气功能：保证堆肥环境氧气浓度。2）搅拌功能：保证垃圾通过搅拌充分与氧气接触，达到堆肥效果。3）喷淋功能：喷淋EM菌液，根据设施体积、重量确定喷淋量。4）保温功能：保证在寒冷地区堆肥设施仍能正常工作。5）除臭功能：通过除臭剂进行对恶臭污染气体的抑制。6）堆肥料推进功能：由于要对设施体积与占地有所限制，在空间上对不同腐熟程度的物料有所划分，减少因堆肥时间长而造成的堆肥设施无法进行新的堆肥的问题。7）灯光提示功能：对堆肥程度的提示。8）出、入料口。9）出入料门打开装制。4.方案深入及确定4.1人群定位我将使用人群定位在城市社区人群。为了方便各个年龄层的居民使用，此设施的使用方法简易、原理易懂且无危险性。但对于年龄较小，身高较矮，没有认知能力的孩子，此产品不应使用。并且应注意，避免因孩子的好奇心误进入堆肥设施中，造成危险。另外，还应避免流浪小动物的误入。4.2使用流程我国现今的垃圾分类路径是：每家投放（但是否分类投放因地区、人员素质等而异且不能保证全民分类投放），小区回收（小区虽有分类设施但分类粗糙），垃圾回收公司回收、再进行分类。由于我国垃圾分类意识较为淡薄这一现象普遍，在垃圾回收公司回收时，索性不进行分类，一股脑收进垃圾车，等到垃圾回收总站在分类。这样形似直线的垃圾分类回收路径将分类回收的责任全权推给垃圾分类的最终端，数量庞大、耗时过久。而再将垃圾分类回收路径进行整改，从直线型转化为树形，一个城市有多少社区就会有多少个树形图。每个家庭是一棵树的树枝末枝，即从垃圾出现时就进行正确的投放，将需要进入下一级垃圾回收战的垃圾正确投放，将可以就地处理的厨余垃圾投放进社区的厨余垃圾处理设施中，等待堆肥成的肥料。肥料可以居民自用，小区自用，多余的还可用于周边绿化或在处理成为肥料产品，进入市场。这样，每个社区与每个社区相互关联，形成一张厨余垃圾回收处理再利用的的网络，能源的循环加快的同时还扩大了处理网络。此次涉及的目的在于缩短厨余垃圾循环周期、进行厨余垃圾再利用、减少进入填埋场有机物数量、减小对环境的伤害。图4.1是我国现有的垃圾回收路径图4.2基于分布式理念的厨余垃圾再利用系统路径4.3使用环境城市社区中使用。原因：乡村有猪圈、农田方便厨余或一些可降解的生物垃圾堆肥或直接处理。而城市相对空间紧凑，没有足够的场地进行填埋，同时如果将厨余垃圾留到垃圾处理厂再进行分类处理，耗时耗力。而由居民自觉进行处于垃圾分类再将其投放在社区厨余垃圾处理设施中将其处理成腐熟肥料，既可以减轻垃圾处理厂的压力还可以将经过堆肥的厨余垃圾直接用于小区或家庭绿化。同时，如果是家庭使用，城市家庭多居于楼房，没有足够的面积同时也没有室外的良好通风环境。另外，厨余垃圾堆肥后产生的花肥就单个家庭来说使用不完，不如小区堆肥，堆成的肥可以有小区居民自取使用也可直接用于小区绿化。4.4二次设计草图与方案选定根据3.1.1社区厨余垃圾产生调查结果与分析和3.3.2人机尺寸得出的结果：作为社区一级的厨余垃圾堆肥设施，用户人数众多，体积要求能够在堆肥时间内有足够的空间堆放居民的厨余垃圾。但是过大的体积又会影响到小区布局。约25户（约一个单元）共用一个堆肥设施，不同小区可按小区人数自行增减。同时要考虑加入内部机械设施后的实际使用体积。所以我将尺寸定为，高：115公分，长：180公分，宽：70公分，体积：1449L。另外，堆肥设施中应将正在堆肥与已堆肥完成的厨余垃圾区分开来，这样就至少需要两个区域，如图4.3二次设计草图所示。图4.3二次设计草图可以将正在堆肥与已堆完的厨余垃圾分隔开来，如图4.4分隔装制所示。图4.4分隔装制但是由于堆肥过程中不只有两种状态，所以，垂直方向的之字形装制可能需要多层结构才能完成肥料的递进，这时对非装置的高度或深度就会随之增加，成本也会增加。应构思更完善的方案。传送的最好工具之一履带。将履带至于厨余堆肥装置中，履带在一段时间内转动，厨余垃圾随履带的传动先前推进为将要投放的厨余垃圾腾挪空间。越靠前的，堆肥程度越完整，直到运动到出料口，便可成为肥料。根据3.4.1人机尺寸中计算，25户每天约倾倒33.75L，每天履带滚动一圈，将当天的厨余垃圾推进向出料口，这就相当于每每一天进行33.75L，即小于60L的厨余堆肥。当氧气条件、温度条件、与腐熟菌都符合条件时，每一天的厨余附属周期都可在30天以内。另外，为保证在寒冷地区此设施也可正常运转，顶部有太阳能电池板，用于搅拌机的转动和发热。但遇到雨雪天气，则可用电池应急，如图4.5二次草图设计所示。图4.5二次草图设计同时，为保证通风，进风口设计为外大内小的形态，为的是外界空气易进入，而内部异味气体难跑出。原理与人体面部三角区血管相似，如图4.6进风口设计所示。图4.6进风口设计堆肥设施中的搅拌机随着搅动同时会从小水泵中喷出EM菌液，如图4.7完整机械运动方式所示。图4.7完整机械运动方式以下为外观设计：立方体能最多的容纳厨余垃圾，但在立方体的基础上，将四个侧面加以弧度，形成包裹状，使外观相对柔和。在箱顶安装太阳能电池板，为的是在寒冷天气下仍可对设施进行保温工作，并为履带与搅拌机供电。图4.8外观设计（1）图4.9外观设计（2）图4.10外观设计（3）4.5深度设计4.5.1产品建模图4.11产品建模4.5.2产品渲染图图4.12渲染图整体图4.13渲染图入料口与开门扳手图4.14渲染图进气口图4.15渲染图太阳能电池板图4.16渲染图出气口与出料口图4.17渲染图提示灯带4.5.3产品三视图620575143.75185287.5图4.18产品三视图4.5.4履带与搅拌机三视图图4.19履带与搅拌机三视图4.5.5产品模型-图4.20模型图（1）图4.21模型图（2）图4.22模型图（3）结 论我国在垃圾分类处置方面与发达国家和一些发展中国家还有一定的差距，离做到有健全的规章制度约束和引导全民行为以及全民自觉垃圾分类还有一定距离。但垃圾分类行为在我们身边也并非全然不存在卖废品就是最好的例子。当我们发现眼前的垃圾还有它的其他价值时，我们乐于去发掘它们的价值，去做利民利己的事。同样，厨余垃圾也并非我们看起来的那样无用，无论是焚烧也好，堆肥也好它都可以转化成其他能源，再加以利用。我们与其放任它们不管、不去分类，不如我们动一动手指，举手之劳，在垃圾产生之时就将其归纳好，投放在我们就近的厨余处理设施中，等待它能源的转化，加快厨余垃圾在能源循环中的速度。未来，我们生活中的垃圾回收系统将不再是集中回收、批量处理，而是形成一个庞大的网络。同时，我们也将拥有更完善、更严格的规章制度辅助我们进行垃圾回收处理再利用。在最短的循环路径下，不仅仅是厨余垃圾，比如可回收纸质垃圾，也能快速进入再生纸环节，运用在印刷品或其他纸质产品上，尽量减小对树木的砍伐。分布式理念的厨余垃圾再利用只是分布式理念与可持续设计中非常渺小的一部分，但无论是分布式理念还是可持续设计，我们最终秉持的都是对资源的节省和能源的再利用。这无疑是对地球，更是对人类最好的弥补与馈赠。致 谢此次毕业设计过程中的调研、实地走访、原理讨论、造型推敲的完成除了自己独立的完成所有任务，同时也离不开指导教师许翰锐老师对我的设计的指导与建议。在进行造型设计之前，有很长一段时间是需要我对城市人群的生活习惯、饮食习惯及对垃圾分类、处置和对厨余垃圾分类、回收、再利用的看法进行深入的了解的。在形成了一份较为完善的问卷调查之后，问卷的回收则依赖于热心回答问卷的朋友、家人、同事和网友们。另外，在整个设计过程之中，尤其在开题答辩与中期答辩时，许多老师也对我的设计与想法给出了中肯、紧要的意见与建议。这不仅丰富、完善了我的设计思路，同时更加鞭策我更好的完成毕业设计作品。另外，还要感谢LeNS-China项目召集人，清华大学刘新副