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好文推薦 | 黑水虻處理廚余垃圾的前景---以廣東省為例

分類:固廢觀察    發布時間:2021年8月30日 9:33    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號


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本文綜述了黑水虻處理技術應用在廚余垃圾處理領域具有養殖周期較短、資源化程度高、營養價值高、幼蟲飼料化應用前景好、成本較低、經濟效益高、藥用價值高、對人類環境友好等優點,但是,該技術作為一種新技術仍存在很多問題,如技術不穩定、產品存在風險、缺乏相關技術標準規范等。


01

廚余垃圾處理的基本情況

廚余垃圾是生活垃圾的重要組成部分,2018 年廣東省城市(縣城)廚余垃圾清運處理量達84.26 萬噸,廚余垃圾產生量大,但是,廣東省廚余垃圾處理的設施建設相對滯后,據廣東省住房和城鄉建設廳統計,截至2019 年年底,廣東省廚余垃圾處理能力約5300 噸/ 日。當今主流的廚余垃圾處理技術主要是厭氧消化技術,100 個餐廚垃圾處理試點城市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、建設運營成本高等缺點。廚余垃圾的減量化、資源化和無害化要與經濟效益與社會環境效益平衡的問題,已成為當前垃圾分類工作的“短板”。為解決廚余垃圾處理“短板”問題,黑水虻處理技術作為一種新興工藝正逐漸成為廚余垃圾處理技術研究的熱點。


02

廣東省黑水虻處理技術應用現狀

黑水虻是一種食腐性的水虻科昆蟲,能夠采食廚余垃圾和禽畜糞便并轉化為高價值的動物蛋白。黑水虻原產于美洲,近年來傳入廣東省,目前被廣泛應用于處理雞糞、豬糞及廚余垃圾等有機廢棄物方面。目前黑水虻在廣東的應用范圍已分布于廣州、汕頭、韶關、佛山、梅州、湛江和惠州等地,處理規模從1t/d 至150t/d 不等,并且大部分都已覆蓋垃圾分類示范片區。


03

廣東省黑水虻處理廚余垃圾的優點

(一)黑水虻養殖周期較短、資源化程度高

目前研究較為深入的食腐動物處理技術主要有家蠅、蚯蚓及黑水虻。家蠅從卵到成蟲只需3~4 天,完成一個世代僅需10 天左右,雖然家蠅的世代周期短,但是,家蠅不僅擾民和影響人類環境,還可能傳播疾病。蚯蚓的養殖周期一般為4~5 個月,黑水虻的全生命周期包括卵、幼蟲、預蛹、蛹、成蟲共五個階段,周期約為35 天,與蚯蚓相比,黑水虻的養殖速度快,周期較短。


黑水虻處理廚余垃圾工藝的資源化程度高,據調查,廣東某黑水虻處理基地10 噸的廚余垃圾可生產2 噸的幼蟲以及1 噸的蟲糞,只剩4~5% 的剩余物,均是混雜在廚余垃圾中的塑料、木竹等黑水虻無法采食的物質。只要廚余垃圾分類準確率能達到一個較高的水平,剩余物的比例將更小。


(二)營養價值高

黑水虻幼蟲的營養價值高,據文獻報道,干重高達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,但是干物質中的粗蛋白質含量仍普遍高達32~52%,與豆粕的蛋白含量相近,粗脂肪普遍高達31%~38%,灰分為11%~15%,而且富含鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、磷等物質和微量元素,富含粗纖維、月桂酸、抗菌物質和甲殼素等物質。


雖然,黑水虻幼蟲的氨基酸總含量低于黃粉蟲、蠅蛆、桑蠶蛹的氨基酸的含量,但是,必需的氨基酸如賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸和酪氨酸含量較高,可通過優化飼料配方增加飼料氨基酸含量,并不影響黑水虻作為動物飼料蛋白的品質。黑水虻幼蟲鉛、汞、鎘、鉻、砷等無機污染物指標以及細菌總數、霉菌總數、沙門氏菌、組胺等微生物污染物指標均符合《飼料衛生標準》(GB 13078-2017)的要求,具有巨大的市場前景。據研究,經處理后的蟲糞可作為有機肥,有機質和總養分含量均高于《有機肥料標準》(NY525-2012)的技術要求,具有較高的肥效,能促進植物生長。蟲糞的各項指標均達到《有機肥料標準》的要求。


(三)藥用價值高

黑水虻具有較大的藥用價值,黑水虻幼蟲富含抗菌肽、蛋白酶、脂肪酸、水解酶、凝集素等抗菌成分。因此,黑水虻具有較強的免疫能力,其幼蟲體內可消化霍亂、瘧疾等病原微生物,是近年來藥物研發的良好素材。據研究,黑水虻體內的抗菌肽具有抗癌活性,其抗菌肽對癌細胞的作用具有選擇性,黑水虻抗菌肽對正常細胞的毒性較小,對正常細胞無毒、對紅細胞不溶血,表明黑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,目前已在歐美地區被用于燒傷、創傷傷口愈合等臨床治療領域。預蛹蟲殼中還含有殼聚糖,是近年來的醫藥領域研究熱點,具有生物降解性、生物相容性、無毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強免疫等多種優良功能,廣泛應用于食品、紡織、農業、環保、美容保健、化妝品、醫藥等領域。


(四)黑水虻幼蟲飼料化應用

2013 年聯合國糧食及農業組織發布的《可食用昆蟲:食物和飼料保障的未來前景》的報告稱可在世界范圍內用昆蟲替代畜禽蛋白飼料的來源,黑水虻被列入其中。魚粉是一種優良的蛋白飼料,是水產動物、家禽和豬等動物的主要飼料來源,我國魚粉市場需求量巨大,但我國魚粉工業起步較晚,長期依賴進口。黑水虻幼蟲干燥粉碎后可替代魚粉喂養家禽、魚等經濟動物。黑水虻幼蟲替代魚粉具有明顯的價格優勢,根據各主要港口報價,2020 年8 月秘魯魚粉國內各港口報價約為12700~13700 元/t。據調查,廣東省內黑水虻幼蟲(烘干)的售價為6000 元/t 左右,黑水虻價格優勢明顯。并且,黑水虻蟲體中含有大量的粗蛋白、抗菌肽、各類酶等成分,對于養殖業疫病防控也能夠起到一定作用。


黑水虻幼蟲替代魚粉還具有一定營養價值的優勢,其含有豐富的蛋白質、粗脂肪、天然抗菌物質、甲殼素和礦物質等營養成分。研究表明,使用黑水虻幼蟲作蛋白飼料能普遍提升水產動物、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)成本較低、經濟效益高

據調查,廣東省黑水虻處理廚余垃圾工藝項目的建設費用約為10~35 萬元/t(由于地區經濟發展不同,項目用地成本不同,建設運營費用也不一樣),運營費用約為90 元/t。


主流的厭氧消化工藝項目建設費用約為40~52 萬元/t,運營費用約為270~300 元/t,與厭氧消化相比,黑水虻處理工藝建設運營費用較低。10 噸的廚余垃圾可生產2 噸的幼蟲以及1 噸的蟲糞,烘干的黑水虻幼蟲和蟲糞的售價分別為6000 元/t 和500 元/t 左右,產品價值高,產品銷路良好、經濟效益高,大部分項目不需要政府補貼都可運行。


(六)對人類環境友好

黑水虻成蟲不擾民,與家蠅相比,不會隨意進入人類居住環境,不傳播疾病。而家蠅攜帶了30 多種病菌,對環境衛生影響大。而且,黑水虻能夠有效地控制野生的家蠅種群,有研究顯示黑水虻可以抑制家蠅種群數量,減少疾病傳播,其幼蟲能分泌抑制家蠅的物質,降低家蠅幼蟲在黑水虻處理過的糞便的成活率,從而減少家蠅種群數量。


04

黑水虻處理技術存在問題

(一)技術不穩定

黑水虻處理技術與厭氧消化或者好氧堆肥等傳統廚余垃圾處理技術相比,技術不穩定。黑水虻處理技術項目規模小,一般在100t/d 及以下。在黑水虻技術工藝逐步放大的過程中,在孵化、飼喂和加工等環節存在一定技術瓶頸,需要控制好溫度、濕度、光照等條件。孵化環節需嚴格控制其成蟲率,防止成蟲過多導致衍生的生態侵害。飼喂環節決定了黑水虻產品品質的穩定性問題,由于黑水虻幼蟲的營養價值受廚余垃圾來料營養價值的影響,來料的純度與新鮮度也會嚴重影響黑水虻幼蟲的品質,導致了黑水虻產品品質的不穩定性。加工環節的黑水虻生產設備落后,設備自動化程度不高,運行不穩定,限制了加工和產量,影響限制了黑水虻的規?;彤a業化。


(二)產品存在風險

黑水虻幼蟲的營養價值受廚余垃圾來料營養價值的影響,由于來料的渠道多樣性/ 廚余垃圾來料的復雜性等因素導致了產品存在一定的風險。黑水虻幼蟲作為蛋白飼料的安全性評估還不夠全面,有害物質轉化機制的研究還不夠深入。由于廚余垃圾來源存在重金屬、大腸桿菌和沙門氏菌等化學污染和微生物的殘留風險,甚至廚余垃圾在儲存或處理過程中可能產生黃曲霉素等有害物質,導致黑水虻幼蟲產品存在蛋白同源的問題。另外,黑水虻蟲糞作為肥料的安全性評估也同樣不夠全面,其對農田土壤影響不明確;作為農用肥料,其安全性、有效性缺乏長期穩定的田間示范試驗數據支撐。


(三)缺乏相關技術標準規范

2017 年歐盟委員會正式通過了2017/893 號決議,授權使用昆蟲蛋白作為水產養殖的飼料。該一授權僅限于包括黑水虻在內的七個物種的名單,而且這些物種必須達到“飼料級”才能被飼用。由于黑水虻處理技術屬于生物處理技術,與傳統的厭氧消化和好氧堆肥技術不同,需要針對黑水虻處理技術的優缺點建立系統的標準規范體系。然而,黑水虻處理技術缺少相關國家或行業的標準規范,而且行業標準《餐廚垃圾處理技術規范》也沒有規范黑水虻處理技術項目選址、養殖、環保、產品等行為,產品幼蟲蛋白飼料和蟲糞也缺乏專門的產品標準。


05

結論

黑水虻處理技術具有養殖周期較短、資源化程度高、營養價值高、可替代魚粉、處理成本低和產品經濟效益高等優點,但是,該技術作為一種新技術仍存在很多問題,如技術不穩定、產品存在風險、缺乏相關技術標準規范等。因此,必須解決黑水虻處理技術的存在問題。首先,應建立系統的標準規范體系,尤其是補齊黑水虻規?;B殖、產品等標準的短板。其次,開展技術攻關,解決處理效率低、占地面積大和產品品質不穩定等問題,加大對技術研究投入,創造有利條件,扶持企業、研究機構開展技術攻關,提高機械化生產率,提高規?;a效率,大力推進產品深加工,如制成飼料添加劑或提取抗菌肽等,不僅使產品趨于穩定,還能提高產品的附加值和利用率。再者,加強安全性研究,全面評估黑水虻幼蟲蛋白飼料和蟲糞肥料的安全性,開展長期養殖

示范試驗和農田肥料、林地施肥可行性研究,尤其要加強有害物質轉化機制的研究。總之,黑水虻處理技術的應用前景好,既能有效地解決廚余垃圾處理能力不足的問題,又可以實現廚余垃圾資源化、減量化、無害化的目標,達到經濟效益與社會環境效益的雙豐收。


來源 | 《城鄉建設》2020年21期
作者 | 粟穎/廣東省廣州市城市管理技術研究中心
編輯 | 匡宋堯

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