利用黑水虻转化处理餐厨及园林废弃物的技术探索

利用黑水虻转化处理餐厨及园林废弃物的技术探索

李伟

山东省潍坊市园林环卫服务中心 山东省潍坊市 261000

一、国内外发展现状及趋势，对社会经济发展的重要作用

我国城市餐厨餐厨废弃物已经成为影响社会发展的突出问题。据统计，2018年全国餐厨废弃物产生量超过1亿吨，达到10800万吨（环境保护网），年产量相当于2亿人的口粮，另外还有大量的农作物秸秆、畜禽粪便、蔬菜尾菜、园林修剪物等有机废弃物，如何处理有机废弃物已经是当前社会亟待解决的问题。

有机废弃物具资源与污染双重性，既含大量营养物质，具有巨大的潜在利用价值，又会因处理不当而产生污染，带来严重的社会和环境问题。传统的有机废弃物处理方式，如填埋造成渗沥液污染地下水而且浪费资源、焚烧产生二噁英等有毒气体污染环境，有机废弃物畜禽饲料化、好氧堆腐肥料化、厌氧产沼能源化等技术或多或少存在着设备厂房投入大、二次污染、产品附加值低等问题。

环境昆虫被称为“大自然清道夫”。具有取食多样、吃湿排干、繁殖和转化力强、适应性强和耐分散或集中式立体化规模养殖的特性，可以很好地应对有机废弃物的成分多样、状态复杂、产量巨大、广泛分散的特性。目前，国内外专家学者在黄粉虫、美洲大蠊、黑水虻和白星花金龟等环境昆虫生物转化农牧业及城市有机废弃物等领域开展了不少研究，表明昆虫通过生物转化可完全利用有机废弃物，产出高附加值的虫体蛋白及虫沙有机肥，不产生废渣、废水等二次污染，有助于形成农牧业生态绿色循环发展。黑水虻因生长周期短、取食量大、繁殖力和适应性强等特性，成为国内外研究的热点，主要用于餐厨垃圾和畜禽粪便的处置，虽则已取得不错成效，但转化处理含水量过大的物料仍然存在一定的技术瓶颈。

为解决餐厨废弃物因含水量大而难以处理的技术难题，本技术创新发挥单位资源优势，整合园林废弃物资源作为调配餐厨废弃物水分的物料，然后经黑水虻幼虫生物转化，产出高蛋白虫体延伸至生态养殖业，产出虫沙生物肥延伸至生态种植业，不仅可实现两类废弃物的资源化利用，而且具有良好的生态、社会和经济效益。项目的实施可助力潍坊市生态环境治理、农业绿色发展和提质增效、乡村振兴。

二、主要技术内容

1. 餐厨及园林废弃物预处理技术研究

餐厨废弃物经封闭运输后，针对含水量过大（＞75%）的物料，采取先固液分离，然后再将固形物粉碎的方式来进行处理，针对含水量适宜的物料采取直接粉碎备用的原则，园林废弃物则需考虑粉碎与运输的先后、机械和运输车配置等研究内容，主要开展餐厨废弃物和园林废弃物适宜粉碎机械的筛选、粉碎粒度大小、物料调配比例等相关的技术研究。

2. 黑水虻幼虫规模化转化物料技术研究

本内容为项目的核心技术，包括黑水虻转化物料的本地化温湿度环境条件控制技术研究、最佳虫料比研究、虫体与虫沙快速化分离技术研究、黑水虻虫体烘干技术研究等主要内容，最终得到黑水虻幼虫规模化转化物料的最佳技术参数。

3. 黑水虻规模化繁育技术研究

黑水虻一生分为成虫、卵、幼虫、蛹4个虫态，如何配套和高效繁育4个虫态，以实现黑水虻高速、周年繁育，以满足为黑水虻规模化转化餐厨及园林废弃物提供充足虫源的需要，是研究的重点。

4. 黑水虻虫体和虫沙应用技术研究

黑水虻虫体蛋白质含量高，营养丰富、富含抗菌肽等免疫活性物质，是畜禽等脊椎动物优良的无脊椎动物源蛋白饲料，研究经餐厨及园林废弃物生产的黑水虻虫体在畜禽饲料中的最佳添加比例，是黑水虻虫体应用的重要参数，虫沙富含有机质、氮磷钾等植物营养，是蔬菜等的优良生物肥，实验其在设施蔬菜中的施用比例和增产效应，以评估其在种植业上的应用潜力。黑水虻产品的资源化利用对于拉动餐厨及园林废弃物变废为宝产业链具有重要作用。

三、技术主要创新点、先进性

创新点：

1. 创新借助园林废弃物强大的吸水能力来容纳餐厨废弃物中的明水，不仅可减少废水污染和缓解生活污水处理厂压力，而且餐厨废弃物和园林废弃物的营养互补、干湿结合，为后续资源化利用提供极大的便利。

2. 创新利用黑水虻幼虫生物转化餐厨及园林废弃物的技术，发挥黑水虻幼虫周年规模化立体养殖的优势，不仅可实现餐厨废弃物日产日清，而且整个过程无二次污染，并可得到高值昆虫产品，真正实现变废为宝。

3. 对应于传统畜禽，昆虫又被称为微家畜；昆虫养殖业，节能减排、生态环保，创新开发昆虫资源，发展生态种养业，可助力生态环境保护、农业绿色发展和提质增效，实现生态、社会和经济效益三赢。

先进性：

1. 黑水虻生物转化餐厨及园林废弃物技术，不仅可很好的实现两类有机废弃物资源化处理难题，而且处理过程生态环保无污染，后端产出高值昆虫产品，在有机废弃物处理领域也算得上可复制、可借鉴的典范。

2. 无脊椎昆虫源蛋白饲料，不仅可以规避鱼粉、肉骨粉等脊椎动物源蛋白饲料饲喂畜禽所潜在的同源性蛋白污染的风险，缓解国家进口大豆蛋白的压力，而且富含溶菌酶、抗菌肽等免疫活性物质，在饲用抗生素全面退市的今天，对于保障畜禽健康养殖具有重要的意义。

四、主要技术路线

研究方法：

（1）餐厨及园林废弃物预处理技术研究实验

餐厨废弃物粉碎机械和粒度筛选，应在市场调研的基础上预先筛选几款湿粉锤式粉碎机械，开展粉碎预处理实验，以确定机械种类和粉碎粒度；园林废弃物则要从先运后粉，还是先粉后运二者上就运输和粉碎总成本和粉碎粒度上权衡。

（2）黑水虻幼虫规模化转化物料技术研究实验

物料调配、虫料比、投料周期是研究的重点。针对物料调配比例，可设置餐厨废弃物的含水量为50%、60%、70%、80%、90% 5个梯度开展饲喂实验，以确定物料调配的最佳含水量。在此基础上，以5日龄幼虫为对象，设定1:10、20、30、40、50、60的虫料比开展饲喂实验，7d后测定幼虫的增重量，以确定最佳的虫料比。投料周期则设置为1、3、5、7d,衡量幼虫的增重量与投喂频次的关系，以确定最佳的投喂周期。

（3）黑水虻规模化繁育技术研究实验

针对黑水虻成虫，主要通过温光调控和不同引诱产卵物的选择来开展实验，产卵量为其衡量指标；卵则牵涉到卵的收集方法和孵化的温湿度条件，以获得最佳的卵的收成和幼虫孵化率；幼虫则为最佳的繁育饲料的实验，选麦麸、米糠、玉米皮、豆渣等几类易得的物料来开展开展饲喂研究，以获得最佳繁育饲料；蛹则为温湿度控制和蛹化基质选择。蛹化基质选择细沙、园林废弃物锯末、虫沙来开展最佳羽化率的研究，以确定最佳蛹化基质。

（4）黑水虻虫体和虫沙应用技术研究实验

黑水虻虫体饲喂实验采用添加一定比例的黑水虻干虫来测定饲喂动物的增重量、育成率和繁殖力实验，拟采用青年鸡和蛋鸡开展实验，以测定针对青年鸡和蛋鸡的最佳添加比例，最高量以不超过8%为限。虫沙选用常见的叶菜（小白菜）、根菜（潍坊萝卜）、果菜（西红柿）、瓜菜（黄瓜）开展最佳施用量实验,拟定添加到土壤的比例为10%、20%、30%、40%、50%，以确定最佳添加比例。

技术路线

五、技术达到的经济指标、社会效益

初步形成“餐厨及园艺废弃物→黑水虻→虫体和虫沙→种养业”生态循环产业链。预期年可转化处理餐厨及园林废弃物8000吨，资源化利用率达90%以上；新增产值600万元以上，可带动50户贫困户就业或脱贫致富。