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黑水虻處理餐廚垃圾處理設(shè)備(bèi)及工藝流程圖

發布時間:2021-09-10人氣:1388

黑水虻:又叫亮斑扁角水虻。腐生性水虻科昆蟲,能夠采食廚餘垃圾和禽畜糞(fèn)便並(bìng)轉化為高價值的動物蛋白飼料因(yīn)其繁殖迅速(sù),食性廣泛、吸收轉化率高,容易管理、飼養成本低等特點,從而進行(háng)資源化利用。黑水虻原產於美洲,目前為全世界廣泛分布。近些年傳入我國,目前廣布在廣西(xī)、廣東、上海、雲南、湖(hú)南、湖北等地(dì)。

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當今主流的廚餘垃圾處理技術主要是厭氧消化技術,100 個餐(cān)廚(chú)垃圾處理試點城市(shì)中厭氧消化技術占比達80%,然而,厭氧消化技術存在進料要求高、建設運營成本高(gāo)等缺點。廚餘垃圾的(de)減量化、資(zī)源化和無害化要與經濟效益與社會環境效益平衡的問題(tí),已成為當前垃圾分類工作的“短板”。為解決(jué)廚餘垃圾處理“短板”問題,黑水虻處理技(jì)術(shù)作(zuò)為一種新興工藝正逐漸成為廚餘垃(lā)圾處理技術研究的熱(rè)點。


其實,在國內外,用(yòng)昆蟲處理(lǐ)餐廚(chú)垃圾的做法早已有之。2000年悉尼奧運會期間,主辦方就曾用數以百萬計的蚯蚓降解植物廢料、食物殘渣和(hé)紙張等垃圾。近年來,利用黑水(shuǐ)虻、蠅蛆、黃粉蟲甚至蟑螂等(děng)蟲類處理餐廚垃(lā)圾的研(yán)究逐漸受到關注,其中(zhōng),研究較多(duō)的是(shì)利用餐廚垃圾養殖黑水虻。這項技術在我國(guó)廣東省平遠縣、陝西省渭南市、江蘇省(shěng)鹽城市等地都有(yǒu)生產案例。

黑水虻具有可直接食用新鮮的餐廚垃圾(jī)的特(tè)點,而且具有食譜寬、食量大、容易成活、幼蟲營養價值全麵、生態安全性高、抗逆性強、對油鹽不敏感等優點(diǎn),被認為(wéi)是餐廚垃(lā)圾昆蟲處置領域最具產業化前景的生物種類。

研究表(biǎo)明,黑水虻處理餐廚垃圾可大幅度減少(shǎo)餐廚垃圾的體積,控(kòng)製惡臭氣體的排放量;同時,能(néng)夠減少蒼蠅滋(zī)生,並有效地消除病原微生物。

黑(hēi)水虻處(chù)理技術應用(yòng)在廚餘垃圾處理領域具有養殖(zhí)周期較短、資源化(huà)程度高、營養價值高、幼蟲飼料化應用前景好、成本(běn)較(jiào)低、經濟效益高、藥用價(jià)值高、對人類環境友好等優點。

餐(cān)廚垃圾養殖完黑水虻後,可經過(guò)篩分得到黑水虻老熟幼蟲及蟲砂。老(lǎo)熟幼蟲富含較高的(de)蛋白質,可用來加工製(zhì)備高附加值的昆蟲蛋白源飼料;篩分出來的蟲砂可開發(fā)成(chéng)高附加值的(de)有機肥料。


黑水虻處理廚餘垃圾的優點

一)黑水虻養殖周期較短(duǎn)、資源化程度高

目前研究較為深(shēn)入的食腐動物處(chù)理技術主要有家蠅、蚯蚓(yǐn)及(jí)黑水虻。家蠅從卵到成蟲隻需3~4 天,完成一個世代(dài)僅需10 天(tiān)左右,雖(suī)然家蠅的世代周期短,但(dàn)是,家蠅不僅(jǐn)擾民和(hé)影響人類環境,還可能傳播疾病。蚯蚓的養殖周期一般為4~5 個月(yuè),黑水(shuǐ)虻的(de)全生命周期包括(kuò)卵、幼蟲、預蛹、蛹、成蟲(chóng)共五個階段周期約為32天,是處理餐廚垃圾能力最強的時期,在幼蟲階段周期(qī)為7-10天(tiān)左右。一公斤幼蟲每天喂(wèi)養3次可‘消(xiāo)滅’四五公斤餐廚垃圾,待幼(yòu)蟲成長到15天的時候,將會化蛹,破蛹成蟲後進(jìn)行產卵,交配後一次可產1000個卵。與蚯蚓相比,黑水虻的養殖速度快(kuài),周期較短。

黑水虻處(chù)理廚(chú)餘垃(lā)圾(jī)工藝(yì)的資源化程度高,據(jù)調查,廣東某黑(hēi)水虻處理基地10 噸(dūn)的廚餘垃圾可生產2 噸的幼蟲以(yǐ)及(jí)1 噸的蟲糞(fèn),隻剩4~5% 的剩餘物,均是混雜在廚餘垃圾中的塑料(liào)、木竹等黑水虻無法采食的物質。隻要廚餘垃圾分類準確率(lǜ)能達到(dào)一個(gè)較高的水平,剩餘物的比例將(jiāng)更小。


(二)營(yíng)養價(jià)值高

黑水虻幼蟲的營(yíng)養(yǎng)價值高,據文獻報道,幹重高達42% 左右,雖然黑水虻采食來料的營養價值影響了黑水虻幼蟲的營養價值,但是幹物質中的粗蛋白(bái)質(zhì)含量仍普遍高達32~52%,與豆粕的蛋白含(hán)量相近,粗脂肪(fáng)普遍高達31%~38%,灰分為11%~15%,而且富(fù)含鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、磷等物質和微量元素,富含粗纖維、月桂(guì)酸(suān)、抗菌物質和甲殼素等物質。

雖然,黑水虻幼蟲的氨(ān)基酸總含量低於黃粉蟲、蠅蛆、桑蠶蛹的氨基酸的含量,但是,必需的氨基(jī)酸如(rú)賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸和(hé)酪氨酸含(hán)量較高,可通過優化飼料配方增加飼料(liào)氨基酸含量,並不影響黑水虻作為動物飼料(liào)蛋白的品質。黑水虻幼蟲鉛(qiān)、汞、鎘、鉻、砷等無機汙染物指標以及細(xì)菌總(zǒng)數、黴菌總數、沙門氏菌、組胺等微生物(wù)汙染物指標均符合(hé)《飼料衛生標準》(GB 13078-2017)的(de)要求,具有巨大的市場前(qián)景。據研究(jiū),經處理後的蟲糞可作為有機肥,有機質和總養分含量均高於(yú)《有(yǒu)機肥料標準(zhǔn)》(NY525-2012)的技(jì)術要求,具有較高的肥(féi)效,能促進植物生(shēng)長(zhǎng)。蟲糞的各項指標均(jun1)達到《有機肥料標準》的(de)要求。

(三)藥用價值高

黑水虻(méng)具有較大的藥(yào)用價值,黑水(shuǐ)虻幼蟲富含抗菌(jun1)肽、蛋(dàn)白酶(méi)、脂肪酸、水解酶(méi)、凝集素等抗菌成分。因此,黑水虻具有較強的免疫能力,其幼(yòu)蟲體內可消化霍亂、瘧疾等病原(yuán)微生物,是近年來藥物研發的(de)良好素材。據研究,黑(hēi)水(shuǐ)虻體內的抗菌肽具有抗癌活性,其抗菌肽對癌細(xì)胞的作用具有選擇性,黑水(shuǐ)虻抗菌肽對(duì)正常(cháng)細胞的毒性較小,對正常細胞無(wú)毒、對紅細胞不溶(róng)血,表明黑(hēi)水虻抗菌肽粗提物是腫瘤藥物的研發方向之一。黑水虻分泌物體己二酸有著抗菌能力,目(mù)前已在歐美地(dì)區被用於燒傷、創傷傷口愈合等臨床治療(liáo)領域。預蛹蟲殼(ké)中還含有殼聚糖,是近年來的醫藥領域研究熱(rè)點,具有(yǒu)生物降解性、生物(wù)相容性、無毒性、抑菌、抗(kàng)癌、降脂、增強免疫等(děng)多種優良(liáng)功能,廣泛應用於食品、紡織、農業、環保(bǎo)、美容保健、化(huà)妝品、醫藥(yào)等領域。

(四(sì))黑水虻幼蟲飼料化應(yīng)用

2013 年聯合國糧食及農業(yè)組織發(fā)布(bù)的《可(kě)食用昆蟲:食物和飼料保(bǎo)障的未來前景》的報告稱可在(zài)世界範圍內(nèi)用(yòng)昆蟲替代畜禽蛋白(bái)飼料的來源,黑水虻被列入其(qí)中。魚粉是一種優良的蛋白飼料,是水產動物、家禽和(hé)豬等動物的主(zhǔ)要飼料來源,我(wǒ)國魚粉市場需求量巨大,但我國魚粉工業(yè)起步較晚,長期依賴進口。黑水虻幼蟲幹(gàn)燥粉(fěn)碎後可替代魚粉喂養(yǎng)家禽、魚等(děng)經濟動物。黑水(shuǐ)虻幼蟲替(tì)代魚粉具有明顯的價(jià)格優勢,根(gēn)據各主要港口報價,2020 年8 月秘魯魚粉國內各港(gǎng)口報價約為12700~13700 元/t。據調查,廣東省內黑水虻幼蟲(烘幹)的售價為6000 元/t 左右,黑水虻(méng)價格優勢明顯。並且,黑水虻蟲(chóng)體中含有(yǒu)大量的粗蛋白、抗菌肽、各類酶等成分,對於養殖業疫病防控(kòng)也能夠起(qǐ)到(dào)一定作用。

黑水(shuǐ)虻幼蟲替代魚粉(fěn)還具有(yǒu)一定營養價值的優勢,其含有豐富的蛋白質、粗脂(zhī)肪、天然抗菌物質、甲殼素和礦(kuàng)物質等營養(yǎng)成分。研究表明(míng),使(shǐ)用黑水虻幼蟲作蛋白飼料能普遍提升水產(chǎn)動(dòng)物、家禽和豬等的飼料品質和營養成分,提升飼養動物的健康水平。

(五)成本(běn)較低、經濟效益高

據調查,廣東省黑水虻處理廚餘垃圾工藝項目(mù)的建設費用約為(wéi)10~35 萬(wàn)元/t(由於地區(qū)經濟發(fā)展不(bú)同,項目用地成本不同,建設運營費用也不(bú)一樣),運營費用約為90 元/t。

主流的厭氧(yǎng)消化工(gōng)藝(yì)項(xiàng)目建設費用約為40~52 萬元/t,運營費用約為270~300 元/t,與厭氧消化相(xiàng)比,黑(hēi)水虻處理工藝建設運營費用較低。10 噸的廚餘垃圾每天可“吃”掉濕垃圾30噸,可生產2 噸的幼蟲(chóng)以及(jí)1 噸的蟲糞,烘幹的黑水虻幼蟲和蟲(chóng)糞的售價分別為6000 元/t 和500 元/t 左右,產品價值高(gāo),產品銷路(lù)良好、經濟效益高,大部分項目(mù)不需(xū)要政府補貼都(dōu)可運行。可以用來喂養小龍蝦、烏龜(guī)和魚等水產品,也可作為雞鴨禽類的高蛋白(bái)飼料等。市場(chǎng)價每噸3000元,有機肥每噸也可以賣400多元。20噸餐廚垃圾料漿每天的(de)毛收入達到1.4萬多元,純利(lì)潤在(zài)20%-30%之間。如果(guǒ)將鮮蟲烘幹,20噸(dūn)餐(cān)廚垃圾料漿每天可產幹蟲1.6噸,出口(kǒu)到國際市(shì)場,每噸可賣到(dào)1.2萬元左右,毛收入達到1.9萬元。


(六)對人類環(huán)境(jìng)友好

黑水虻成(chéng)蟲不擾民(mín),與家蠅相比,不會隨意進入人類居住環境,不傳播疾病。而(ér)家(jiā)蠅攜帶了30 多種病菌,對環境衛生影(yǐng)響大。而且,黑水虻能夠有效地控製野(yě)生的家蠅種群(qún),有研究(jiū)顯示黑水虻(méng)可以抑製家蠅種群數量,減少疾病(bìng)傳播,其幼蟲能分泌抑製家蠅的物質(zhì),降低家蠅幼蟲在黑水虻處(chù)理過的糞便的成活率,從而減(jiǎn)少家蠅種群(qún)數量,它自身體內含有一種“抗菌肽”成分,對(duì)大腸杆(gǎn)菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌具(jù)有很強的殺傷力。


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其他生物轉化處理餐廚廚餘垃圾

除了利用黑水虻(méng)外,在山東(dōng)省濟南(nán)市章丘區餐廚垃(lā)圾處理中心,人見人厭的蟑螂正打著一場(chǎng)名譽的“翻身仗”。在那裏(lǐ),一(yī)種名叫美洲大蠊的蟑螂每隻每天要吃掉自己體(tǐ)重5%的餐廚垃圾(jī)。10億隻蟑螂(láng)靠著自己的看家本領—吃,每天能消化50噸左右的餐廚(chú)垃圾,占章丘區每天餐廚垃圾產生量(liàng)的83%。

在美洲大蠊生命走到盡頭時,會從(cóng)豎著的波紋板上滑落,蟲體、卵鞘、糞(fèn)便通過機器分離收集。蟲體經過300℃高(gāo)溫滅菌、烘幹後,可做成蛋白飼料添加劑,卵鞘用來孵化新生力量,糞便用作有機肥料。

如果防治不當,餐廚(chú)垃圾在處(chù)理過程中極有可能滋生大量蒼蠅,假(jiǎ)若使用殺蟲劑抑製蒼(cāng)蠅的危害,則會引進新的毒素,造成所(suǒ)生(shēng)產的飼料達不到食品安全的要求。如果跳出(chū)防治蒼蠅的思維定勢,利用自(zì)然滋生的蒼蠅來(lái)處理餐廚垃圾,可能會是一種理想的方法。

蠅類嗅覺靈敏,能迅(xùn)速找到環境中的有機廢棄物;在生態係統中,蠅類幼蟲(蠅(yíng)蛆)扮演著動植物分(fèn)解者的重要角色,由於具有雜食(shí)性,各(gè)種腐敗發酵的有機(jī)物都可成(chéng)為它們的食物。此外,蠅類昆(kūn)蟲(chóng)含有豐富的抗菌肽和多種酶類,在(zài)充分分解利(lì)用餐廚(chú)垃圾時,還能對有機質(zhì)中的各種病原微生物、寄生蟲卵等進行滅殺。

研究發現,飼養(yǎng)蠅類昆蟲,將餐廚垃圾中的有機質轉換成蠅類本身組成物質,再利用蠅類昆蟲作飼料或者生物(wù)質來源,能從根本(běn)上(shàng)杜絕同源性蛋白的安全隱患。可見,利(lì)用蠅類來處理餐廚垃圾會是一項環境友好(hǎo)型技(jì)術,完全可能與蚯蚓堆肥媲(pì)美。

盡管利用蟑螂、蠅類、水虻等蟲類處理餐廚垃圾好處多多,但也(yě)有不少人擔心這些昆蟲本身就攜帶多種致病菌,利用它們來(lái)處理餐廚垃圾是否安全、是否會造(zào)成新的汙染。比如,不能(néng)排除它們自身攜帶諸如(rú)肝炎病毒等(děng)“重磅(páng)炸彈”的可能性。

除了生物(wù)安全,上述(shù)昆蟲(chóng)對餐廚垃圾的處理能力同樣值得關注。有(yǒu)研究者指出,以目前國(guó)內外主要采用的厭氧發酵製沼(zhǎo)氣技術為例,同樣(yàng)占地6300平(píng)方米,可以實(shí)現餐廚垃圾(jī)上百噸的(de)日(rì)處理量,數倍於蟑螂的處理(lǐ)能力。目前來看,利用蟲類處理餐廚垃圾的辦法隻能作為一種輔(fǔ)助手段,尚不(bú)能作為主流技術。

最(zuì)後需要說明的是,我國餐廚垃圾因分類不徹底,成(chéng)分複雜,甚至有的含塑料袋(dài)、飯盒、筷子、金屬等雜(zá)物;因此,在對餐廚垃圾“減量化、無害化、資源化”綜合處(chù)理前,必須進行垃圾預分選處理(lǐ)—篩(shāi)選出餐(cān)廚垃(lā)圾中的各類汙染物,並分別加以分類分級處置,以提高餐廚垃圾的再利用率。所以,歸根結底,垃圾利用需從分類開始。




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