Измельчитель отходов (также известный как измельчитель отходов , измельчитель пищевых отходов (FWD) , измельчитель отходов в раковине , измельчитель мусора или гарбюратор ) — это устройство, обычно работающее от электричества , устанавливаемое под кухонной мойкой между сливом раковины и сифоном . Устройство измельчает пищевые отходы на достаточно мелкие кусочки — обычно менее 2 мм (0,079 дюйма) в диаметре — чтобы они могли пройти через водопровод .
Измельчитель отходов был изобретен в 1927 году Джоном У. Хэммесом, архитектором, работавшим в Расине, штат Висконсин . [1] В 1933 году он подал заявку на патент, который был выдан в 1935 году. [2] Его компания InSinkErator выпустила его измельчитель на рынок в 1940 году. [ необходима цитата ]
Претензия Хэммеса оспаривается, поскольку в 1935 году компания General Electric представила установку для утилизации мусора [3] [4] , известную как Disposall .
Во многих городах США в 1930-х и 1940-х годах муниципальная система канализации имела правила, запрещающие сбрасывать в систему пищевые отходы (мусор). [5] InSinkErator приложил значительные усилия и добился большого успеха, убедив многие населенные пункты отменить эти запреты. [6]
Во многих населенных пунктах США использование измельчителей отходов запрещено. [7] В течение многих лет измельчители отходов были незаконны в Нью-Йорке из-за предполагаемой угрозы повреждения городской канализационной системы. После 21-месячного исследования с Департаментом охраны окружающей среды Нью-Йорка [8] запрет был отменен в 1997 году местным законом 1997/071, который внес поправки в раздел 24-518.1 Административного кодекса Нью-Йорка. [9]
В 2008 году город Роли, Северная Каролина, попытался ввести запрет на замену и установку мусороуборочных машин, который также распространился на отдаленные города, использующие муниципальную канализационную систему города, но отменил запрет месяц спустя. [10] [11]
В Соединенных Штатах по состоянию на 2009 год 50% домов имели мусоропроводы [12] по сравнению с 6% в Великобритании [13] и 3% в Канаде [14] .
В Великобритании Совет графства Вустершир и Совет Херефордшира начали субсидировать покупку мусороперерабатывающих установок в 2005 году, чтобы сократить количество отходов, отправляемых на свалку, и углеродный след от вывоза мусора. [15] Однако использование измельчителей было запрещено в нежилых помещениях в Шотландии в 2016 году [16] [17] в несельских районах, где доступен сбор пищевых отходов, и запрещено в Северной Ирландии в 2017 году. Ожидается, что они будут запрещены для предприятий в Англии и Уэльсе в 2023 году. [18] [ требуется обновление ] Цель состоит в том, чтобы сократить потребление воды. [ необходима цитата ]
Многие другие страны Европы запретили или собираются запретить измельчители. Цель состоит в том, чтобы реализовать ресурсную ценность пищевых отходов и уменьшить засоры канализации. [19]
Пищевые отходы составляют от 10% до 20% бытовых отходов [20] и являются проблемным компонентом городских отходов, создавая проблемы общественного здравоохранения, санитарии и окружающей среды на каждом этапе, начиная с внутреннего хранения и заканчивая сбором на грузовиках. Сжигаемые на объектах по переработке отходов в энергию , пищевые отходы содержат большое количество воды, что означает, что их нагревание и сжигание потребляют больше энергии, чем вырабатывают; захороненные на свалках , пищевые отходы разлагаются и выделяют метан — парниковый газ , который способствует изменению климата. [21]
Предпосылка правильного использования измельчителя заключается в том, чтобы эффективно рассматривать пищевые отходы как жидкость (в среднем 70% воды, как человеческие отходы), и использовать существующую инфраструктуру (подземные коллекторы и очистные сооружения) для их обработки. Современные очистные сооружения эффективны в переработке органических твердых веществ в удобрения (известные как биотвердые вещества ), а передовые анаэробные установки для сбраживания также улавливают метан ( биогаз ) для производства энергии. [22] [23]
Высокомоментный , изолированный электродвигатель , обычно мощностью 250–750 Вт ( 1 ⁄ 3 –1 л. с.) [24] для бытового устройства, вращает круглый поворотный стол, установленный горизонтально над ним. Асинхронные двигатели вращаются со скоростью 1400–2800 об./ мин и имеют диапазон пусковых моментов в зависимости от используемого метода запуска. Дополнительный вес и размер асинхронных двигателей могут вызывать беспокойство в зависимости от доступного пространства для установки и конструкции чаши раковины. Универсальные двигатели , также известные как двигатели с последовательным возбуждением, вращаются на более высоких скоростях, имеют высокий пусковой момент и обычно легче, но более шумные, чем асинхронные двигатели, частично из-за более высоких скоростей и частично из-за того, что щетки коммутатора трутся о пазовый коммутатор. [25] [26]
Внутри камеры измельчения находится вращающийся металлический поворотный стол, на который падают пищевые отходы. Два поворотных и два фиксированных металлических импеллера, установленные на верхней части пластины около края, затем многократно швыряют пищевые отходы в кольцо измельчения. Острые режущие кромки в кольце измельчения измельчают отходы до тех пор, пока они не станут достаточно мелкими, чтобы пройти через отверстия в кольце. Иногда отходы проходят через третью стадию, где подрезной диск дополнительно измельчает их, после чего они смываются в канализацию.
Обычно на верхней части измельчителя имеется частичное резиновое закрытие, известное как брызгозащитный экран, чтобы предотвратить вылет пищевых отходов из камеры измельчения. Его также можно использовать для снижения шума из камеры измельчения для более тихой работы.
Существует два основных типа измельчителей мусора — с непрерывной подачей и с порционной подачей. Модели с непрерывной подачей используются путем подачи отходов после запуска и являются более распространенными. Устройства с порционной подачей используются путем помещения отходов внутрь устройства перед запуском. Эти типы устройств запускаются путем установки специально разработанной крышки на отверстие. Некоторые крышки управляют механическим переключателем, в то время как другие позволяют магнитам в крышке совмещаться с магнитами в устройстве. Небольшие щели в крышке позволяют воде протекать. Модели с порционной подачей считаются более безопасными, поскольку верхняя часть измельчителя закрывается во время работы, что предотвращает попадание посторонних предметов внутрь.
Утилизаторы отходов могут заклинивать, но обычно их можно прочистить, либо принудительно повернув поворотный стол сверху, либо повернув двигатель с помощью шестигранного ключа, вставленного в вал двигателя снизу. [27] Особенно твердые предметы, случайно или преднамеренно внесенные, такие как металлические столовые приборы, могут повредить утилизатор отходов и сами стать поврежденными, хотя недавние достижения, такие как поворотные крыльчатки, были сделаны для минимизации таких повреждений. [ необходима цитата ]
Некоторые более дорогие устройства имеют функцию автоматического реверсивного заклинивания. Используя немного более сложный центробежный пусковой переключатель , двигатель с разделенной фазой вращается в противоположном направлении от предыдущего запуска каждый раз, когда он запускается. Это может устранить небольшие заклинивания, но некоторые производители утверждают, что это не нужно: с начала 1960-х годов многие утилизаторы использовали поворотные рабочие колеса, которые делают реверс ненужным. [28]
Некоторые другие виды мусороуборочных установок работают от давления воды, а не от электричества. Вместо поворотного стола и шлифовального кольца, описанных выше, эта альтернативная конструкция имеет водяной агрегат с качающимся поршнем с прикрепленными лезвиями для измельчения отходов на мелкие кусочки. [29] Благодаря этому режущему действию они могут обрабатывать волокнистые отходы. Водяные агрегаты работают дольше, чем электрические, для определенного количества отходов и требуют довольно высокого давления воды для надлежащего функционирования. [ необходима цитата ]
Измельчители кухонных отходов увеличивают нагрузку органических веществ , которые достигают водоочистных сооружений, что в свою очередь увеличивает потребление кислорода. [30] Меткалф и Эдди количественно оценили это воздействие как 0,04 фунта (18 г) биохимической потребности в кислороде на человека в день, где используются измельчители. [31] Австралийское исследование, сравнивавшее переработку пищевых продуктов в раковине с альтернативами компостирования с помощью оценки жизненного цикла, показало, что, хотя измельчитель в раковине показал хорошие результаты в отношении изменения климата, подкисления и потребления энергии, он действительно способствовал эвтрофикации и потенциалу токсичности. [32]
Это может привести к более высоким затратам на энергию, необходимую для подачи кислорода во вторичных операциях. Однако, если очистка сточных вод контролируется точно, органический углерод в пище может помочь поддерживать бактериальное разложение, поскольку углерод может быть дефицитным в этом процессе. Этот увеличенный углерод служит недорогим и постоянным источником углерода, необходимым для биологического удаления питательных веществ. [33]
Одним из результатов является большее количество твердых остатков от процесса очистки сточных вод. Согласно исследованию, проведенному на очистных сооружениях муниципального коммунального округа Ист-Бэй , финансируемому Агентством по охране окружающей среды, пищевые отходы производят в три раза больше биогаза по сравнению с муниципальным канализационным шламом. [34] Стоимость биогаза, полученного в результате анаэробного сбраживания пищевых отходов, по-видимому, превышает стоимость переработки пищевых отходов и утилизации остаточных биологических твердых веществ (на основе предложения аэропорта Лос-Анджелеса по перенаправлению 8000 тонн/год сыпучих пищевых отходов). [35]
В исследовании, проведенном на очистном сооружении Hyperion в Лос-Анджелесе, использование измельчителя показало минимальное или нулевое воздействие на общий объем побочных продуктов биологического происхождения, образующихся при очистке сточных вод, а также минимальное воздействие на процессы обработки, поскольку разрушение высоколетучих твердых веществ (VSD) из пищевых отходов приводит к образованию минимального количества твердых веществ в остатке. [35]
Потребление энергии обычно составляет 500–1500 Вт, что сопоставимо с электрическим утюгом , но только в течение очень короткого времени, в общей сложности около 3–4 кВт·ч электроэнергии на домохозяйство в год. [36] Ежедневное потребление воды варьируется, но обычно составляет 1 галлон США (3,8 л) воды на человека в день, [37] что сопоставимо с дополнительным смывом в туалете . [38] Одно исследование этих предприятий по переработке пищевых продуктов обнаружило небольшое увеличение потребления воды в домохозяйствах. [39]
Большинство крупных городов запретили измельчители мусора после Второй мировой войны из-за опасений, что измельченная пища засорит канализационные трубы под их быстрорастущими районами. ... Но ряд исследований, проведенных в университетах и не совсем незаинтересованной сантехнической промышленностью, показали, что дополнительные отходы от измельченных пищевых отходов редко наносят вред городской канализационной системе.
