CN108925513A - 一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明中公开一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，包括以下步骤：a、将有机废弃物和秸秆分别粉碎后，搅拌混匀，得到混合物料；b、向混合物料中加入水，调节混合物料的湿度；c、室温下向上述混合物料中加入酸性液体，调节混合物料的PH值；d、室温下再向上述混合物料中加入破壁酶制剂，搅拌；e、室温下向上述充分反应后的混合物料中加入碱性液体，调节混合物料的PH值；f、室温下向上述混合物料中加入微生态制剂，搅拌；g、向上述充分反应后的混合物料接入黑水虻虫卵。本发明利用破壁酶和微生态制剂预处理有机废弃物，处理后的有机废弃物更容易被黑水虻分解利用，从而显著提高黑水虻的幼虫产量。

Description

一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法
技术领域
本发明涉及有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法。
背景技术
餐厨垃圾、动物养殖场的排泄物和病死动物尸体都是人们日常生活中非常常见的有机废弃物。这些有机废弃物污染环境、影响市容。因含有较高的有机质和水分，容易受到微生物的作用，而发生腐烂变质现象；且废弃放置时间越久，腐败变质现象就越发严重。特别是到了夏季，温度较高，腐烂变质也越快，这时候容易产生大量的渗滤水以及恶臭气体，滋生蚊虫，对环境卫生造成恶劣影响。有机废弃物堆放时产生的下渗液进入到污水处理系统，会造成有机物含量的增加，从而加重污水处理厂的负担，增加运行成本。
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其他粗粮农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。
传统方法对有机废弃物和农作物秸秆的处理一般采用堆肥、焚烧和填埋，但是这样的处理方式仍然给环境带来危害，且不能完全处理掉废弃物。应用生物转化的方式来资源化利用这些有机废弃物，将废弃物转化成可二次利用的资源，是现在研究最热门的课题。
黑水虻是一种重要的资源昆虫和环保昆虫，可用于生物转化各种有机废弃物比如猪场废弃物和农作物的秸秆，同时产出大量优质有机肥和黑水虻昆虫蛋白。由于其既非卫生害虫，也非农业害虫，且对有机废弃物的转化效率明显高于双翅目蝇类昆虫，生产技术较简单，养殖成本低，近年来越来越受到人们的关注。
因此，利用黑水虻幼虫资源化处理有机废弃物和农作物秸秆，不但可以有效解决废弃物排放和秸秆焚烧所造成的环境污染问题，还可以转化产出大量优质有机肥和黑水虻昆虫蛋白。
但是现有技术中没有对有机废弃物进行预处理，导致黑水虻对有机废弃物的转化率较低，具体表现在黑水虻幼虫产量少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，用于解决现有技术中存在的黑水虻资源化利用有机废弃物的转化率低，黑水虻幼虫产量少的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，包括以下步骤：
a、将有机废弃物和秸秆分别粉碎后，搅拌混匀，得到混合物料；
b、向混合物料中加入水，调节混合物料的湿度；
c、室温下向上述混合物料中加入酸性液体，调节混合物料的PH值，形成适合破壁酶制剂作用的环境；
d、室温下再向上述混合物料中加入破壁酶制剂，搅拌，使破壁酶制剂与混合物料充分反应；
e、室温下向上述充分反应后的混合物料中加入碱性液体，调节混合物料的PH值，形成适合微生态制剂作用的环境；
f、室温下向上述混合物料中加入微生态制剂，搅拌，使微生态制剂与混合物料充分反应；
g、向上述充分反应后的混合物料接入黑水虻虫卵。
优选地，所述步骤a中有机废弃物为餐厨垃圾、养牛场废弃物或养鸡场废弃物中的任意一种。
优选地，所述步骤a中有机废弃物和秸秆的重量配比为10：0.5～2。
优选地，所述步骤b中调节混合物料的湿度为60％～80％。
优选地，所述步骤c中酸性液体为柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸一钠、乳酸、酒石酸、苹果酸中的一种或几种的混合物。
优选地，所述步骤c中调节混合物料的PH值为4.5～5.5。
优选地，所述步骤d中的破壁酶制剂为纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶或糖化酶中的一种或多种。
优选地所述纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶和糖化酶按照酶活力单位比3～6：3～6：1.6～5.6：1.5～2.6：0.4～0.8：2～6配制。
进一步优选，所述步骤d中破壁酶制剂加入到混合物料中的活性单位总量：秸秆粉总量为5～10FPU/g。
进一步优选，所述步骤e中的碱性液体是碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液。
进一步优选，所述步骤e中调节所述混合物料的PH值为7.5～8.5。
更进一步优选，所述步骤f中添加的微生态制剂为粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌或乳酸杆菌的一种或多种。
更进一步优选，所述粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌和乳酸杆菌按照浓度比1.2～2.6：1～2.2：0～3：0.6～0.9配制。
更进一步优选，所述步骤f中微生态制剂加入到混合物料里的浓度为5～10×103cfu/ml。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明中破壁酶可以打破废弃物中植物细胞的细胞壁结构，释放蛋白质等营养物质；微生态制剂可以促使废弃物发酵，分解混合物释放出营养物质。经过破壁酶和微生态制剂预处理的有机废弃物更容易被黑水虻分解利用，从而显著提高黑水虻的幼虫产量。
具体实施方式
室温是指室内温度20～25℃。
酶活力单位U是指1min内能转化1μ mol底物的酶量。
微生态制剂的浓度cfu/ml是指每ml样品上所含有的菌落总数。
FPU是指1min分解底物产生1μ mol葡萄糖所需的酶量。
FPU/g是指每g底物所加入的滤纸酶活量。
实施例1
按照10:0.5的重量比分别取餐厨垃圾1吨和秸秆50kg，将餐厨垃圾滤干后除水除油再进行粉碎，将秸秆也进行粉碎，将两者搅拌混匀；加入水，调节湿度为60％；于室温下加入柠檬酸，调节混合物料的PH值为4.5；于室温下按照酶活力单位比例3：3：1.6：1.5：0.4：2取纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶和糖化酶进行混合，得到破壁酶制剂；根据破壁酶制剂的活性单位总量：秸秆粉总量为6FPU/g的比例，取破壁酶制剂3×105FPU，加入到混合物料中搅拌均匀；搅拌反应15min后加入PH为10的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，调节混合物的PH为7.5，终止酶催化反应；于室温下按照浓度比例1.2：1：0：0.6取粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌和乳酸杆菌混合，得到微生态制剂；向混合物料中添加微生态制剂的浓度为6.8×103cfu/ml，取7.14×109cfu的微生态制剂加入到混合物料中搅拌均匀，使混合物料被充分发酵，得到养殖饵料；向养殖饵料中接入黑水虻虫卵进行养殖。
实施例2
按照10:1的重量比取养牛场废弃物(包括粪便、尿液和牛尸体)1吨和秸秆100kg，将两种物料分别粉碎后混合均匀；加入水，调节湿度为70％；于室温下加入柠檬酸钠和苹果酸，调节混合物料的PH值为5.0；根据破壁酶制剂的活性单位总量：秸秆粉总量为6FPU/g的比例，于室温下取6×105FPU的纤维素酶加入到混合物料中搅拌均匀；搅拌反应17min后加入PH为10的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，调节混合物的PH为8.0，终止酶催化反应并形成适合微生态制剂发挥生物活性的碱性环境；向混合物料中添加微生态制剂的浓度为6.8×103cfu/ml，于室温下取7.48×109cfu的粪链球菌加入到混合物料中搅拌均匀，使混合物料被充分发酵，得到养殖饵料；向养殖饵料中接入黑水虻虫卵进行养殖。
实施例3
按照10:2的重量比取养鸡场废弃物(包括粪便、尿液和鸡尸体)1吨和秸秆200kg，将两种物料分别粉碎后混合均匀；加入水，调节湿度为80％；于室温下加入酒石酸，调节混合物料的PH值为5.5；于室温下按照酶活力单位比例6：6：5.6：2.6：0.8：7取纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶和糖化酶进行混合，得到破壁酶制剂；根据破壁酶制剂的活性单位总量：秸秆粉总量为6FPU/g的比例，取破壁酶制剂12×105FPU，加入到混合物料中搅拌均匀；搅拌反应20min后加入PH为10的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，调节混合物的PH为8.5，终止酶催化反应；于室温下按照浓度比例2.6：2.2：3.0：0.9取粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌和乳酸杆菌混合，得到微生态制剂；向混合物料中添加微生态制剂的浓度为6.8×103cfu/ml，取8.16×109cfu的微生态制剂加入到混合物料中搅拌均匀，使混合物料被充分发酵，得到养殖饵料；向养殖饵料中接入黑水虻虫卵进行养殖。
黑水虻转化率的验证试验
实验组：A1组：按照实施例1所制备的养殖饵料1吨；
B1组：按照实施例2所制备的养殖饵料1吨；
C1组：按照实施例3所制备的养殖饵料1吨。
对照组：A2组：按照10:0.5的重量比取餐厨垃圾和秸秆混合物共计1吨，分别粉碎后混合，调节湿度为60％；
B2组：按照10:1的重量比取养牛场废弃物(包括粪便、尿液和牛尸体)和秸秆共计1吨，粉碎后混合，调节湿度为70％；
C2组：按照10：2的重量比取养鸡场废弃物(包括粪便、尿液和鸡尸体)和秸秆共计1吨，粉碎后混合，调节湿度为80％。
实验方法：分别向实验组A1、B1、C1和对照组A2、B2、C2中接入100g的黑水虻虫卵，饵料的铺料厚度为10cm，养殖温度为25度，养殖12天后，收获各组的黑水虻幼虫并称重。
实验结果：详见下表
实验组 A1 B1 C1
黑水虻幼虫重量 320kg 266kg 278kg
对照组 A2 B2 C2
黑水虻幼虫重量 135kg 92kg 105kg
上表各组中黑水虻幼虫的称重结果显示经过破壁酶制剂和微生态制剂预处理的养殖饵料能更好的被黑水虻利用和转化，其幼虫产量明显高于对照组。
本发明的说明书被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将有机废弃物和秸秆分别粉碎后，搅拌混匀，得到混合物料；
b、向混合物料中加入水，调节混合物料的湿度；
c、室温下向上述混合物料中加入酸性液体，调节混合物料的PH值，形成适合破壁酶制剂作用的环境；
d、室温下再向上述混合物料中加入破壁酶制剂，搅拌，使破壁酶制剂与混合物料充分反应；
e、室温下向上述充分反应后的混合物料中加入碱性液体，调节混合物料的PH值，形成适合微生态制剂作用的环境；
f、室温下向上述混合物料中加入微生态制剂，搅拌，使微生态制剂与混合物料充分反应；
g、向上述充分反应后的混合物料接入黑水虻虫卵。
2.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤a中有机废弃物为餐厨垃圾、养牛场废弃物或养鸡场废弃物中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤a中有机废弃物和秸秆的重量配比为10：0.5～2。
4.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤b中调节混合物料的湿度为60％～80％。
5.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤c中酸性液体为柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸一钠、乳酸、酒石酸、苹果酸中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1或5所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤c中调节混合物料的PH值为4.5～5.5。
7.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤d中的破壁酶制剂为纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶或糖化酶中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-葡聚糖酶和糖化酶按照酶活力单位比3～6：3～6：1.6～5.6：1.5～2.6：0.4～0.8：2～6配制。
9.根据权利要求1或7所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤d中破壁酶制剂加入到混合物料中的活性单位总量：秸秆粉总量为5～10FPU/g。
10.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤e中的碱性液体是碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液。
11.根据权利要求1或10所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤e中调节所述混合物料的PH值为7.5～8.5。
12.根据权利要求1所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤f中添加的微生态制剂为粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌或乳酸杆菌的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述粪链球菌、醋酸杆菌、酵母菌和乳酸杆菌按照浓度比1.2～2.6：1～2.2：0～3：0.6～0.9配制。
14.根据权利要求1或12所述的一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤f中微生态制剂加入到混合物料里的浓度为5～10×103cfu/ml。
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