CN116589323A - 一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，涉及生物肥料领域。具体提出如下方案：S1：分离蝇蛆得到蝇蛆皮和内脏浆；S2：内脏浆配制成微生物发酵液；S3：从蝇蛆皮中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；S4：壳聚糖进行降解处理，得到大、小分子壳聚糖；S5：对大、小分子壳聚糖分别进行处理，得到壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物；S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，得到生物肥料。通过本发明的方法，可以利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆得到具有缓释能力且能明显改良农作物、土壤的生物肥料。
Description
技术领域
本发明涉及生物肥料领域，具体为一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法。
背景技术
随着现代农业技术的不断发展，人们除了重视农产品的品质，对于环境的保护也越来越重视。国家开始大力推动生物产业和农业绿色发展，越来越多的种植户开始选择使用生物肥料，在改善上述一系列问题的同时，在一定程度上也能够提高农产品的产量或品质。
另一方面，随着生活水平的提高，餐厨垃圾的产量也不断增多，如果得不到有效处理便会滋生病菌、蚊虫、蟑螂等，严重影响人们的健康以及居住环境。为了更为妥善的处置这些餐厨垃圾，人们普遍是利用这些餐厨垃圾去喂养蝇蛆，再用蝇蛆喂养家禽。考虑到蝇蛆的表皮内有着丰富的甲壳素，甲壳素与其他营养物质复合，能够得到一种显著提高农产品品质以及改善土壤的生物肥料。但是，仅单一使用蝇蛆获得的甲壳素作为生物肥料，由于分子量大，利用率低，对农作物促进作用不高。
为了实现农业绿色发展以及更好的利用蝇蛆，申请人致力于开发一种能够显著提高农产品品质、改善土壤且利用率更高的生物肥料，使其能够给种植户带来更大的效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，包括以下步骤：
S1：将餐厨垃圾处理后的蝇蛆进行预处理，得到蝇蛆皮和内脏浆；
S2：将内脏浆与蝇蛆粪便混合、发酵，得到微生物发酵液；
S3：对蝇蛆皮进行处理，并从中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；
S4：将壳聚糖进行降解处理；
（1）将一部分壳聚糖降解形成平均分子量约为2000的大分子壳聚糖；
（2）将另一部分壳聚糖降解形成平均分子量为600~800的小分子壳聚糖；
S5：对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖分别进行处理；
（1）将多孔生物炭与黄腐酸钾进行复合，得到产物A；用3,4-二甲基吡唑磷酸盐对大分子壳聚糖进行修饰，得到产物B；将产物B吸附到产物A，得到壳聚糖/生物炭复合物；
（2）用甘氨酸对小分子壳聚糖进行修饰，得到壳聚糖衍生物；
S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，配制得到生物肥料。
进一步的，所述用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的原料中，各组分的重量份数为：壳聚糖/生物炭复合物30~50、壳聚糖衍生物20~35份、微生物发酵液110~150份。
进一步的，所述S1中对蝇蛆进行预处理方法为：将蝇蛆经过消毒和漂洗干净后，用挤压机进行挤压，使蝇蛆皮和内脏浆分离。
上述对蝇蛆进行了分离预处理，蝇蛆皮用于提取甲壳素，内脏浆与饲养蝇蛆产生的粪便等制备成微生物发酵液。
进一步的，所述S2中微生物发酵液的制备方法为：收集内脏浆，将内脏浆、蝇蛆粪渣混合，得到混合液；将混合液加热至95~100℃，待其冷却后，将混合液、落叶、沼渣、水、EM原液进行充分混合，得到含水量为35~50%的发酵基料，在20~40℃下，避光经发酵1~2月，发酵液无臭味，进行过滤提纯得到微生物发酵液。
进一步的，所述混合液中内脏浆和蝇蛆粪的质量比为6:1。
进一步的，发酵基料中各组分的重量份数为：混合液30~50份，落叶2~5份，沼渣5~10份，EM原液1~3份，其中水用来调整发酵基料的含水量。
进一步的，所述EM原液pH值为4~5，活菌含量≥50亿/mL。
上述对蝇蛆进行了充分的利用，用蝇蛆的内脏浆以及饲养蝇蛆产生的粪便等物质混合，调整得到合适含水量的发酵基料，并置于合适的发酵条件下，进行发酵得到微生物发酵液，用于后续给生物肥料提供合适的菌群。
进一步的，所述S3中提取甲壳素的方法为：
（1）收集蝇蛆皮，清洗干净，放入烘干机内，在90~110℃下，烘烤2~3h，烘烤完后，用研磨机进行研磨，以60~200r/min的速率研磨1~2h，过50~200目筛网，得到干蝇蛆粉。
（2）将干蝇蛆粉放入容器内，先除去其中蛋白质成分，加入浓度为5~10%的氢氧化钠溶液，加热至95~100℃，保持温度反应2~10h，滤出产物，用去离子水洗涤至中性；再对其脱色，先加入浓度为0.5~1%的高锰酸钾溶液，避光浸泡2~5h，过滤，经去离子水洗涤至中性后，再用1~2%浓度的草酸浸泡3~5h，过滤，经去离子水洗涤至中性；最后去除其中的无机盐成分，用浓度为1~3mol/L的盐酸溶液对其进行浸泡3~6h后，再用去离子水将其洗至中性，经提纯、沥干，得到甲壳素。
进一步的，所述S3中脱乙酰基过程为：将甲壳素与浓度为40%~50%的氢氧化钠混合，加热至95~100℃，保持温度反应1~3h，过滤、洗涤后，再重复此操作，得到壳聚糖粗产物，再将壳聚糖粗产物溶于浓度为5~10%的乙酸溶液，在40~100r/min的转速下溶解30~60min，经过滤，得到清液，调节pH至中性，经离心分离，在80~100℃下干燥，得到壳聚糖。
进一步的，所述S4中形成平均分子量约为2000的大分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到1%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60~70℃，向溶液内滴加25%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以10000~15000r/min的转速离心15~20min，经过滤洗涤干燥，得到大分子壳聚糖。
进一步的，所述S4中形成平均分子量为600~800的小分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到5%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60~70℃，向溶液内滴加40%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以10000~15000r/min的转速离心15~20min，经过滤洗涤干燥，得到小分子壳聚糖。
上述通过对甲壳素进行了提取，为了方便农作物后续对于其的吸收，进行了两次降解处理，又因为农作物每个生长阶段对于养分的摄取能力不同，为了使得壳聚糖能够得到充分有效的利用，便降解得到两种不同分子量的壳聚糖，便于农作物在不同生长期进行吸收，更好的生长。
进一步的，所述S5中产物A的制备方法为：将多孔生物炭加入到去离子水中，于磁力搅拌器下搅拌40~60min；转移至超声装置中，超声40~60min，得到生物质炭分散液；加入黄腐酸钾，于磁力搅拌下搅拌10~12h；旋转蒸干，干燥温度为55~65℃，得到产物A。
进一步的，所述多孔生物炭和黄腐酸钾的质量比为1:(1~1.2)。
进一步的，所述S5中产物B的制备方法为：将大分子壳聚糖、3,4-二甲基吡唑磷酸盐和去离子水（三者质量比为5:1:10）放入搅拌器内，在50~90℃下，以100~300r/min的转速搅拌，反应1~2h后，趁热过滤，再向滤液中倒入已预热好的无水乙醇，经过静置，冷却后析出沉淀，过滤、干燥，得到产物B。
进一步的，所述S5中壳聚糖/生物炭复合物的制备方法为：将产物B溶于2%的乙酸溶液中，再将产物A加入到其中，并向溶液中滴加甲醛溶液10mL，搅拌6~12h，再向溶液内加入氢氧化钠溶液，调节pH值至7.5~8，得到沉淀，经过滤洗涤，在55~65℃下真空干燥12~24h，得到壳聚糖/生物炭复合物。
进一步的，所述S5中壳聚糖衍生物的制备方法为：先将小分子壳聚糖溶于二氯甲烷中，再向其中加入甘氨酸、二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶（四者质量比为7:1:2:1），磁力搅拌12~24h，反应结束后，过滤，用乙醇溶液洗涤，并将产物浸于去离子水中，水中透析2~3天，真空冷冻干燥得到壳聚糖衍生物。
上述对两种壳聚糖分别进行了处理，首先在多孔生物炭内部孔隙中沉积了黄腐酸钾，黄腐酸钾是一种农作物生长调节剂、病毒抑制剂，对农作物有着明显的改良作用，但由于黄腐酸钾极易挥发释放，多孔生物碳对其起到缓释作用，使其利用率和作用时长得到加强；再对壳聚糖进行修饰，并在多孔生物炭表面包覆了用3,4-二甲基吡唑磷酸盐修饰的大分子壳聚糖，首先大分子物质的引入，加强了黄腐酸钾的缓释作用，其次黄腐酸钾能够促进农作物对于3,4-二甲基吡唑磷酸盐的吸收，3,4-二甲基吡唑磷酸盐是一种硝化抑制剂，能够提高氮肥利用率实现增产，还能降低农作物中亚硝酸盐含量，提高农作物品质，也能起到一定的改良土壤作用；另一方面，生物炭在土壤中也会经氧化老化，在氧化过程中，表面亲水性和保水能力增强，起到改善土壤，增肥作用。小分子壳聚糖用甘氨酸进行了修饰，它具有更小的分子量，更易于农作物吸收利用，同时用甘氨酸对其进行了修饰，甘氨酸能够促进农作物光合作用，同时能够促进农作物对壳聚糖的吸收。在农作物摄取养分能力低的幼苗时期，能够有效促进其生长，使其发育的更快。以上通过对壳聚糖进行修饰引入3,4-二甲基吡唑磷酸盐、甘氨酸，相比于直接加入，作用时长更久，也起到一定缓释作用。
上述用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法中，对蝇蛆外皮中的甲壳素进行了提取，甲壳素是一种纯天然的生态制剂，它能够促进农作物发芽生长，更易吸受营养物质和水分，从而使得农作物抗病性、抗旱抗倒能力大幅增强，能明显改善农作物品质；另一方面，甲壳素能促进土壤中的有益菌增殖，进而增强土壤溶肥能力，从根本上改良土壤，进而改善农作物品质。由于甲壳素不溶于水，不利于农作物直接吸收，所以为了提高了甲壳素的利用率，本发明对甲壳素进行了脱乙酰反应，得到壳聚糖，在对壳聚糖进行了降解、修饰。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明为了更为有效的利用甲壳素对农作物、土壤进行改良，对甲壳素进行了脱乙酰反应得到壳聚糖，再经过降解成不同分子量的壳聚糖，以应对农作物在不同生长期摄取养分能力的差异，促进了农作物对养分的吸收，再对壳聚糖进行了修饰，使其对具有一定的抑制硝化和促进吸收的能力，增强了生物肥料效能；同时引入了多孔生物炭，与大分子壳聚糖协同对黄腐酸钾起到缓释作用，使其利用率和作用时长增强。在本发明中配制得到的生物肥料能对农作物进行明显的改善，农产品的品质得到大幅的提升，同时对土壤也能进行改良，提高其保水保肥能力，使农作物能够连种，提高种植户的经济效益。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实例中，EM原液pH值为4~5，活菌含量≥50亿/mL（山东君德生物科技有限公司），氢氧化钠纯度为99%（桥西盛友化工有限公司），盐酸浓度为35%（广东启明化工科技有限公司），草酸纯度为99%（桥西盛友化工有限公司），高锰酸钾纯度为99%（桥西盛友化工有限公司），乙酸浓度为98%（四川天球华工科技有限公司），3,4-二甲基吡唑磷酸盐纯度为99%（上海纳塔灵药业科技有限公司），过氧化氢浓度100%（上海纳塔灵药业科技有限公司），多孔生物炭，50~60目（江苏华丰农业生物工程有限公司），黄腐酸钾纯度99%（山东安泉化工科技有限公司），甲醛纯度为99%（河北延西化工有限公司），甘氨酸纯度为99%（武汉财神化工有限公司），二环己基碳二亚胺纯度为99%（武汉财神化工有限公司），4-二甲氨基吡啶纯度为99%（山东信化工私人有限公司）。
蝇蛆来源：在2022年4月，将来自于南京市六合区各大餐馆的餐厨垃圾，经过分选、破碎、蒸煮处理后作为食料饲喂得到的蝇蛆。
实施例1
S1：将餐厨垃圾处理后的蝇蛆进行预处理，得到蝇蛆皮和内脏浆；
S2：将内脏浆与蝇蛆粪便混合、发酵，得到微生物发酵液；
微生物发酵液的制备方法：收集内脏浆，将内脏浆、蝇蛆粪渣混合，得到混合液；将混合液加热至100℃，待其冷却后，将混合液、落叶、沼渣、水、EM原液进行充分混合，得到含水量为45%的发酵基料，在28℃下，避光经发酵2月，发酵液无臭味，进行过滤提纯得到微生物发酵液。
发酵基料中各组分的重量份数为：混合液40份，落叶5份，沼渣8份，EM原液2份，其中水用来调整发酵基料的含水量。
混合液中内脏浆和蝇蛆粪的质量比为6:1。
EM原液pH值为4~5，活菌含量≥50亿/mL。
S3：对蝇蛆皮进行处理，并从中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；
（1）收集蝇蛆皮，清洗干净，放入烘干机内，在100℃下，烘烤2h，烘烤完后，用研磨机进行研磨，以100r/min的速率研磨2h，过200目筛网，得到干蝇蛆粉。
（2）将干蝇蛆粉放入容器内，先除去其中蛋白质成分，加入浓度为5%的氢氧化钠溶液，加热至100℃，保持温度反应5h，滤出产物，用去离子水洗涤至中性；再对其脱色，先加入浓度为1%的高锰酸钾溶液，避光浸泡4h，过滤，经去离子水洗涤至中性后，再用1%浓度的草酸浸泡4h，过滤，经去离子水洗涤至中性；最后去除其中的无机盐成分，用浓度为1mol/L的盐酸溶液对其进行浸泡3h后，再用去离子水将其洗至中性，经提纯、沥干，得到甲壳素。
（3）将甲壳素与浓度为45%的氢氧化钠混合，加热至100℃，保持温度反应3h，过滤、洗涤后，再重复此操作，得到壳聚糖粗产物；将壳聚糖粗产物溶于浓度为8%的乙酸溶液，在60r/min的转速下溶解60min，经过滤，得到清液，调节其中性，经离心分离，在90℃下干燥，得到壳聚糖。
S4：将壳聚糖进行降解处理；
平均分子量约为2000的大分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到1%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60℃，向溶液内滴加25%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心20min，经过滤洗涤干燥，得到大分子壳聚糖。
平均分子量为600~800的小分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到5%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60℃，向溶液内滴加40%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心20min，经过滤洗涤干燥，得到小分子壳聚糖。
S5：对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖分别进行处理；
（1）将多孔生物炭加入到去离子水中，于磁力搅拌器下搅拌50min；转移至超声装置中，超声50min，得到生物质炭分散液；加入同等质量的黄腐酸钾，于磁力搅拌下搅拌10h；旋转蒸干，干燥温度为60℃，得到产物A；
（2）将大分子壳聚糖、3,4-二甲基吡唑磷酸盐和去离子水（三者质量比为5:1:10）放入搅拌器内，在80℃下，以200r/min的转速搅拌，反应2h后，趁热过滤，再向滤液中倒入已预热好的无水乙醇，经过静置，冷却后析出沉淀，过滤、干燥，得到产物B；
（3）将产物B溶于2%的乙酸溶液中，再将产物A加入到其中，并向溶液中滴加甲醛溶液10mL，搅拌8h，再向溶液内加入氢氧化钠溶液，调节pH至8，得到沉淀，经过滤洗涤，在60℃下真空干燥24h，得到壳聚糖/生物炭复合物；
（4）先将小分子壳聚糖溶于二氯甲烷中，再向其中加入甘氨酸、二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶（四者质量比为7:1:2:1），磁力搅拌18h，反应结束后，过滤，用乙醇溶液洗涤，并将产物浸于去离子水中，水中透析3天，真空冷冻干燥得到壳聚糖衍生物。
S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，配制得到生物肥料。
生物肥料各组分的重量份数为：壳聚糖/生物炭复合物38、壳聚糖衍生物20份、微生物发酵液125份。
实施例2
S1：将餐厨垃圾处理后的蝇蛆进行预处理，得到蝇蛆皮和内脏浆；
S2：将内脏浆与蝇蛆粪便混合、发酵，得到微生物发酵液；
微生物发酵液的制备方法：收集内脏浆，将内脏浆、蝇蛆粪渣混合，得到混合液；将混合液加热至100℃，待其冷却后，将混合液、落叶、沼渣、水、EM原液进行充分混合，得到含水量为35%的发酵基料，在20℃下，避光经发酵1月，发酵液无臭味，进行过滤提纯得到微生物发酵液。
发酵基料中各组分的重量份数为：混合液40份，落叶5份，沼渣8份，EM原液2份，其中水用来调整发酵基料的含水量。
混合液中内脏浆和蝇蛆粪的质量比为6:1。
EM原液pH值为4~5，活菌含量≥50亿/mL。
S3：对蝇蛆皮进行处理，并从中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；
（1）收集蝇蛆皮，清洗干净，放入烘干机内，在90℃下，烘烤2h，烘烤完后，用研磨机进行研磨，以60r/min的速率研磨2h，过100目筛网，得到干蝇蛆粉。
（2）将干蝇蛆粉放入容器内，先除去其中蛋白质成分，加入浓度为5%的氢氧化钠溶液，加热至100℃，保持温度反应2h，滤出产物，用去离子水洗涤至中性；再对其脱色，先加入浓度为0.5%的高锰酸钾溶液，避光浸泡2h，过滤，经去离子水洗涤至中性后，再用1%浓度的草酸浸泡3h，过滤，经去离子水洗涤至中性；最后去除其中的无机盐成分，用浓度为1mol/L的盐酸溶液对其进行浸泡3h后，再用去离子水将其洗至中性，经提纯、沥干，得到甲壳素。
（3）将甲壳素与浓度为40%的氢氧化钠混合，加热至100℃，保持温度反应1h，过滤、洗涤后，再重复此操作，得到壳聚糖粗产物；将壳聚糖粗产物溶于浓度为5%的乙酸溶液，在40r/min的转速下溶解30min，经过滤，得到清液，调节其中性，经离心分离，在80℃下干燥，得到壳聚糖。
S4：将壳聚糖进行降解处理；
平均分子量约为2000的大分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到1%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60℃，向溶液内滴加25%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心15min，经过滤洗涤干燥，得到大分子壳聚糖。
平均分子量为600~800的小分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到5%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60℃，向溶液内滴加40%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心15min，经过滤洗涤干燥，得到小分子壳聚糖。
S5：对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖分别进行处理；
（1）将多孔生物炭加入到去离子水中，于磁力搅拌器下搅拌40min；转移至超声装置中，超声40min，得到生物质炭分散液；加入同等质量的黄腐酸钾，于磁力搅拌下搅拌10h；旋转蒸干，干燥温度为55℃，得到产物A；
（2）将大分子壳聚糖、3,4-二甲基吡唑磷酸盐和去离子水（三者质量比为5:1:10）放入搅拌器内，在50℃下，以100r/min的转速搅拌，反应1h后，趁热过滤，再向滤液中倒入已预热好的无水乙醇，经过静置，冷却后析出沉淀，过滤、干燥，得到产物B；
（3）将产物B溶于2%的乙酸溶液中，再将产物A加入到其中，并向溶液中滴加甲醛溶液10mL，搅拌6h，再向溶液内加入氢氧化钠溶液，调节pH至8，得到沉淀，经过滤洗涤，在55℃下真空干燥12h，得到壳聚糖/生物炭复合物；
（4）先将小分子壳聚糖溶于二氯甲烷中，再向其中加入甘氨酸、二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶（四者质量比为7:1:2:1），磁力搅拌12h，反应结束后，过滤，用乙醇溶液洗涤，并将产物浸于去离子水中，水中透析2天，真空冷冻干燥得到壳聚糖衍生物。
S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，配制得到生物肥料。
生物肥料各组分的重量份数为：壳聚糖/生物炭复合物38、壳聚糖衍生物20份、微生物发酵液125份。
实施例3
S1：将餐厨垃圾处理后的蝇蛆进行预处理，得到蝇蛆皮和内脏浆；
S2：将内脏浆与蝇蛆粪便混合、发酵，得到微生物发酵液；
微生物发酵液的制备方法：收集内脏浆，将内脏浆、蝇蛆粪渣混合，得到混合液；将混合液加热至100℃，待其冷却后，将混合液、落叶、沼渣、水、EM原液进行充分混合，得到含水量为50%的发酵基料，在40℃下，避光经发酵2月，发酵液无臭味，进行过滤提纯得到微生物发酵液。
发酵基料中各组分的重量份数为：混合液40份，落叶5份，沼渣8份，EM原液2份，其中水用来调整发酵基料的含水量。
混合液中内脏浆和蝇蛆粪的质量比为6:1。
EM原液pH值为4~5，活菌含量≥50亿/mL。
S3：对蝇蛆皮进行处理，并从中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；
（1）收集蝇蛆皮，清洗干净，放入烘干机内，在110℃下，烘烤3h，烘烤完后，用研磨机进行研磨，以200r/min的速率研磨2h，过200目筛网，得到干蝇蛆粉。
（2）将干蝇蛆粉放入容器内，先除去其中蛋白质成分，加入浓度为10%的氢氧化钠溶液，加热至100℃，保持温度反应10h，滤出产物，用去离子水洗涤至中性；再对其脱色，先加入浓度为1%的高锰酸钾溶液，避光浸泡5h，过滤，经去离子水洗涤至中性后，再用2%浓度的草酸浸泡5h，过滤，经去离子水洗涤至中性；最后去除其中的无机盐成分，用浓度为3mol/L的盐酸溶液对其进行浸泡6h后，再用去离子水将其洗至中性，经提纯、沥干，得到甲壳素。
（3）将甲壳素与浓度为50%的氢氧化钠混合，加热至100℃，保持温度反应3h，过滤、洗涤后，再重复此操作，得到壳聚糖粗产物；将壳聚糖粗产物溶于浓度为10%的乙酸溶液，在100r/min的转速下溶解60min，经过滤，得到清液，调节其中性，经离心分离，在100℃下干燥，得到壳聚糖。
S4：将壳聚糖进行降解处理；
平均分子量约为2000的大分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到1%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至70℃，向溶液内滴加25%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心20min，经过滤洗涤干燥，得到大分子壳聚糖。
平均分子量为600~800的小分子壳聚糖的方法为：将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入到5%的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至70℃，向溶液内滴加40%过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以15000r/min的转速离心20min，经过滤洗涤干燥，得到小分子壳聚糖。
S5：对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖分别进行处理；
（1）将多孔生物炭加入到去离子水中，于磁力搅拌器下搅拌60min；转移至超声装置中，超声60min，得到生物质炭分散液；加入同等质量的黄腐酸钾，于磁力搅拌下搅拌10h；旋转蒸干，干燥温度为65℃，得到产物A；
（2）将大分子壳聚糖、3,4-二甲基吡唑磷酸盐和去离子水（三者质量比为5:1:10）放入搅拌器内，在90℃下，以300r/min的转速搅拌，反应2h后，趁热过滤，再向滤液中倒入已预热好的无水乙醇，经过静置，冷却后析出沉淀，过滤、干燥，得到产物B；
（3）将产物B溶于2%的乙酸溶液中，再将产物A加入到其中，并向溶液中滴加甲醛溶液10mL，搅拌12h，再向溶液内加入氢氧化钠溶液，调节pH至8，得到沉淀，经过滤洗涤，在65℃下真空干燥24h，得到壳聚糖/生物炭复合物；
（4）先将小分子壳聚糖溶于二氯甲烷中，再向其中加入甘氨酸、二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶（四者质量比为7:1:2:1），磁力搅拌24h，反应结束后，过滤，用乙醇溶液洗涤，并将产物浸于去离子水中，水中透析3天，真空冷冻干燥得到壳聚糖衍生物。
S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，配制得到生物肥料。
生物肥料各组分的重量份数为：壳聚糖/生物炭复合物38、壳聚糖衍生物20份、微生物发酵液125份。
对比例1：不经过脱乙酰基处理，直接将甲壳素与微生物发酵液混合，其它同实施例1。生物肥料各组分的重量份为：甲壳素58份，微生物发酵液125份。
对比例2：不经过壳聚糖降解处理，直接将壳聚糖与微生物发酵液混合，其它同实施例1。生物肥料各组分的重量份为：壳聚糖58份，微生物发酵液125份。
对比例3：壳聚糖/生物炭复合物50、壳聚糖衍生物35份、微生物发酵液125份，其他同实施例1。
对比例4：不对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖进行修饰，其它同实施例1。生物肥料各组分的重量份为：壳聚糖/生物炭复合物38份，小分子壳聚糖20份，微生物发酵液125份。
对比例5：不进行多孔生物炭/黄腐酸钾复合物的制备，其它同实施例1。生物肥料各组分的重量份为：壳聚糖衍生物（大）38份，壳聚糖衍生物（小）20份，微生物发酵液125份。
对比例6：不施加肥料。
实验：将实施例1~3和对比例1~5制备的生物肥料，用于培植大豆，加上对比例6不施加肥料，培植时间45天，测量大豆的株高以及测量土壤中氮、磷、钾含量，得到氮、磷、钾的利用率，所得数据如表1所示：
表1 实验数据
由表1中的数据可以看出：实施例1~3均具有较好的性能，较优化的方案为实施例1。实施例1和对比例6相比，施加生物肥料与不施加生物肥料，对大豆生长有着显著的影响，且对土壤的肥力影响很大；对比例1和对比例2与实施例相比对甲壳素是否进行脱乙酰基处理和对甲壳素进行降解处理，对农作物吸收养分生长有着较大影响；对比例3与实施例相比，壳聚糖含量增多，对农作物生长并没有起到正反馈的作用，且由于肥力过剩，对农作物生长起到抑制作用；对比例4与实施例相比，不对壳聚糖进行修饰，生物肥料中，缺少了农作物生长所需的钾、氮，抑制了农作物生长；对比例5与实施例相比，没有黄腐酸钾的协同作用，也不利于农作物有效生长。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将餐厨垃圾处理后的蝇蛆进行预处理，得到蝇蛆皮和内脏浆；
S2：将内脏浆与蝇蛆粪便混合、发酵，得到微生物发酵液；
S3：对蝇蛆皮进行处理，并从中提取出甲壳素，经脱乙酰基得到壳聚糖；
S4：将壳聚糖进行降解处理；
（1）将一部分壳聚糖降解形成平均分子量约为2000的大分子壳聚糖；
（2）将另一部分壳聚糖降解形成平均分子量为600~800的小分子壳聚糖；
S5：对大分子壳聚糖、小分子壳聚糖分别进行处理；
（1）将多孔生物炭与黄腐酸钾进行复合，得到产物A；用3,4-二甲基吡唑磷酸盐对大分子壳聚糖进行修饰，得到产物B；将产物B吸附到产物A，得到壳聚糖/生物炭复合物；
（2）用甘氨酸对小分子壳聚糖进行修饰，得到壳聚糖衍生物；
S6：壳聚糖/生物炭复合物、壳聚糖衍生物、微生物发酵液混合，配制得到生物肥料。
2.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：S2中，微生物发酵液的制备方法为：将内脏浆、蝇蛆粪渣混合，得到混合液；将混合液加热至95~100℃，待其冷却后，将混合液、落叶、沼渣、水、EM原液进行充分混合，得到含水量在35~50%的发酵基料，在20~40℃下，避光经发酵1~2月，发酵液无臭味，进行过滤提纯得到微生物发酵液。
3.根据权利要求2所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：发酵基料中各组分的重量份数为：混合液30~50份，落叶2~5份，沼渣5~10份，EM原液1~3份，其中水用来调整发酵基料的含水量；混合液中内脏浆和蝇蛆粪便的质量比为6:1。
4.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：S3中，壳聚糖的制备过程为：
（1）将S1中得到的蝇蛆皮清洗烘干研磨，再加入浓度为5~10%的氢氧化钠溶液，加热至95~100℃，保持温度反应2~10h，过滤洗涤至中性；再对其脱色，先加入浓度为0.5~1%的高锰酸钾溶液，避光浸泡2~5h，过滤洗涤至中性后，再用1~2%浓度的草酸浸泡3~5h，过滤洗涤至中性；最后去除其中的无机盐成分，用浓度为1~3mol/L的盐酸溶液对其进行浸泡3~6h后，再洗涤提纯、沥干，得到甲壳素；
（2）将甲壳素与浓度为40%~50%的氢氧化钠混合，加热至95~100℃，保持温度反应1~3h，过滤洗涤后，再重复此操作，得到壳聚糖粗产物；将壳聚糖粗产物溶于浓度为5~10%的乙酸溶液，在40~100r/min的转速下溶解30~60min，经过滤，得到清液，调节其中性，经离心分离，在80~100℃下干燥，得到壳聚糖。
5.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：S4中，将壳聚糖按1:20（w/v）的比例加入至不同浓度的乙酸溶液中，振摇至完全溶解，加热至60~70℃，向溶液分别滴加不同浓度的过氧化氢，边滴边搅拌，滴加完毕后，待其冷却至室温，用10%的氢氧化钠调节pH至中性，再以10000~15000r/min的转速离心15~20min，经过滤洗涤干燥，得到降解度不同的大分子壳聚糖和小分子壳聚糖。
6.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：S5中，壳聚糖/生物炭复合物的制备方法为：
（1）将多孔生物炭加入到去离子水中，搅拌40~60min，再超声处理40~60min，得到生物质炭分散液；加入黄腐酸钾，搅拌10~12h，最后经旋转蒸干，干燥温度为55~65℃，得到产物A；
（2）将大分子壳聚糖、3,4-二甲基吡唑磷酸盐和去离子水混合，在50~90℃下，以100~300r/min的转速搅拌，反应1~2h后，趁热过滤，再向滤液中倒入已预热好的无水乙醇，经过静置，冷却后析出沉淀，过滤、干燥，得到产物B；
（3）将产物B溶于2%的乙酸溶液中，再将产物A加入到其中，并向溶液中滴加甲醛溶液10mL，搅拌6~12h，再向溶液内加入氢氧化钠溶液，调节PH值至7.5~8，得到沉淀，经过滤洗涤，在55~65℃下真空干燥12~24h，得到壳聚糖/生物炭复合物。
7.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：S5中，壳聚糖衍生物的制备方法为：将小分子壳聚糖溶于二氯甲烷中，再向其中加入甘氨酸、二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶，搅拌12~24h，反应结束后，过滤，用乙醇溶液洗涤，并将产物浸于去离子水中，水中透析2~3天，真空冷冻干燥得到壳聚糖衍生物。
8.据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法，其特征在于：用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的原料中，各组分的重量份数为：壳聚糖/生物炭复合物30~50、壳聚糖衍生物20~35份、微生物发酵液110~150份。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种利用餐厨垃圾处理后的蝇蛆获得生物肥料的方法得到的生物肥料。
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