“環(huán)保衛(wèi)士”黑水虻-促進(jìn)餐廚垃圾的資源化利用

摘要/Abstract[目的]

探究不同類型農(nóng)作物秸稈的添加對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育以及餐廚垃圾處理廢渣生物轉(zhuǎn)化效果的影響，為黑水虻生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾處理廢渣的工藝優(yōu)化提供參考。[方法]

在餐廚垃圾處理廢渣中分別添加玉米秸稈、薏仁米秸稈、高粱秸稈、稻草秸稈、大豆秸稈5種秸稈，并設(shè)對(duì)照組，研究不同類型農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育、體成分含量與餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化效果的影響。[結(jié)果]

添加農(nóng)作物秸稈的黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育均顯著高于對(duì)照組，其中大豆秸稈組的黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育較好，每條幼蟲體長(zhǎng)、體寬、體重分別可達(dá)17.58mm、5.11mm和0.20g，黑水虻總產(chǎn)量和黑水虻日均增重量可達(dá)164.02g和12.23g/d。在黑水虻體成分含量上，大豆秸稈組的幼蟲營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積最多，其中粗蛋白、粗脂肪、粗纖維含量顯著高于對(duì)照組，分別達(dá)到47.26%、34.70%和4.06%，而鹽分含量6個(gè)試驗(yàn)組無顯著性差異。在黑水虻末重上5個(gè)試驗(yàn)組均顯著高于對(duì)照組，其中大豆秸稈組的黑水虻末重最大，達(dá)到169.02g。在餐廚垃圾處理廢渣減量率上，高粱組效果較好，達(dá)到70.09%，但與大豆秸稈組差異不顯著；在餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化率上，大豆秸稈組轉(zhuǎn)化率顯著高于對(duì)照組，達(dá)到18.35%。[結(jié)論]

添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育、體成分含量以及餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化效果具有促進(jìn)作用，其中大豆秸稈的添加促進(jìn)效果最明顯，可提高黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育與體成分含量水平。農(nóng)作物秸稈的添加可提高黑水虻對(duì)餐廚垃圾處理廢渣的轉(zhuǎn)化效果，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈和餐廚垃圾的資源化利用。研究背景2016-2021年，餐廚垃圾產(chǎn)生量高達(dá)9000萬t/a，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到13000萬t/a。目前，我國(guó)的城市餐廚垃圾處理量約為9800萬t/a，處理方式通常是通過油脂分離及廢渣廢液分離，其中餐廚垃圾處理廢渣約占20%，即餐廚垃圾處理產(chǎn)生的廢渣約1800萬t。餐廚垃圾處理廢渣具有易腐、易臭、易孳生病菌蠅蟲等危害，同時(shí)具有高含水率、高蛋白、富含營(yíng)養(yǎng)元素等特點(diǎn)，因此餐廚垃圾處理廢渣兼具危害性和資源性，對(duì)餐廚垃圾處理廢渣進(jìn)行無害化、資源化處理對(duì)城市環(huán)境發(fā)展具有重要意義。目前，餐廚垃圾處理廢渣的處理方式主要有填埋、焚燒、好氧堆肥、厭氧發(fā)酵、昆蟲生物轉(zhuǎn)化等。填埋處理如果防滲措施處理不當(dāng)，可能造成地下水污染和大氣環(huán)境污染；焚燒發(fā)電雖然能實(shí)現(xiàn)資源化利用，但是其可能產(chǎn)生二次污染，會(huì)嚴(yán)重危害大氣環(huán)境，且餐廚垃圾處理廢渣具有較高的含水率，燃燒熱值低、能耗高，易導(dǎo)致焚燒溫度不穩(wěn)定；好氧堆肥法是目前較為成熟的工藝，但在堆肥過程中餐廚垃圾處理廢渣極高的鹽分和含水率易引起土壤板結(jié)與鹽堿化，且堆肥占地較大；厭氧發(fā)酵利用多種微生物的協(xié)同作用產(chǎn)生沼氣進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源化利用，是我國(guó)餐廚垃圾處理廢渣的主要方式，約占總餐廚垃圾處理廢渣處理量的74%，但餐廚垃圾處理廢渣隨季節(jié)和飲食變化會(huì)導(dǎo)致厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)氣的不穩(wěn)定，這就對(duì)工藝管理提出了較高的要求；昆蟲生物轉(zhuǎn)化法是利用食腐性昆蟲的“口攝”作用，將餐廚處理廢渣的營(yíng)養(yǎng)元素轉(zhuǎn)化為高蛋白物質(zhì)，因其抗逆性強(qiáng)、食譜廣泛、吸收轉(zhuǎn)化效率高、飼養(yǎng)簡(jiǎn)單，目前已逐漸被應(yīng)用于餐廚垃圾處理廢渣的資源化處置中，是一種極具前景的餐廚垃圾處理廢渣資源化利用的方法。在生物轉(zhuǎn)化法中，由于餐廚垃圾處理廢渣的含水率偏高，直接使用餐廚垃圾處理廢渣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，效果往往不夠理想，因此在轉(zhuǎn)化前一般需要加輔料對(duì)餐廚垃圾處理廢渣進(jìn)行調(diào)節(jié)，目前在生物轉(zhuǎn)化的相關(guān)研究中，餐廚垃圾處理廢渣常用的輔料主要為干麥麩或農(nóng)作物秸稈，但干麥麩使用成本較高，不利于生物轉(zhuǎn)化法的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，因此，在實(shí)際轉(zhuǎn)化中一般選用農(nóng)作物秸稈作輔料。農(nóng)作物秸稈作為一種吸水性較強(qiáng)的疏松多孔廢棄物，可使餐廚垃圾處理廢渣疏松保溫，且自身富含的粗纖維經(jīng)微生物分解可以產(chǎn)生大量單糖、多聚糖、揮發(fā)性脂肪酸以及益生元，促進(jìn)轉(zhuǎn)化昆蟲腸胃的消化吸收，提高機(jī)體免疫力，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)化昆蟲的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，但不同農(nóng)作物秸稈的營(yíng)養(yǎng)成分、吸水特性、使用成本存在差異，選擇不同的農(nóng)作物秸稈作為輔料對(duì)昆蟲轉(zhuǎn)化餐廚垃圾處理廢渣的效果也不盡相同。而目前關(guān)于添加不同農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾處理廢渣的效果影響方面的研究也鮮有報(bào)道。因此，本研究選擇貴州地區(qū)產(chǎn)量較大的5種農(nóng)作物秸稈作為輔料，探究其添加對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育及餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化效果的影響，旨在為餐廚垃圾處理廢渣和農(nóng)作物秸稈的資源化利用提供參考。研究結(jié)果1.

添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育的影響在轉(zhuǎn)化過程中，黑水虻的體長(zhǎng)、體寬、體重變化趨勢(shì)如圖1、圖2、圖3所示。由圖1、圖2、圖3可見，黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期為第3～7天，利用輔料的吸水特性可使黑水虻在高含水率條件下正常生長(zhǎng)。圖1添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻體長(zhǎng)的影響圖2添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻體寬的影響圖3添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻體重的影響轉(zhuǎn)化結(jié)束后，黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育情況如表1所示。由表1可知，YM組、YRM組、GL組、DC組、DG組黑水虻的體長(zhǎng)相對(duì)于CK組分別增加了3.25、3.52、4.08、3.46和3.37mm，均顯著高于CK組。其中，GL組的黑水虻平均體長(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)到了18.29mm；YM組、YRM組、GL組、DC組及DG組的黑水虻的體寬相對(duì)于CK組分別增加了1.25、1.26、1.39、1.28、1.44mm，均顯著高于CK組，其中DG組的黑水虻平均體寬最寬，達(dá)到了5.11mm；YM組、YRM組、GL組、DC組及DG組的黑水虻的體重相對(duì)于CK組分別增加了0.09、0.09、0.11、0.10和0.11g，均顯著高于CK組，其中GL和DG組的黑水虻體重最大，均達(dá)到了0.20g；在黑水虻總產(chǎn)量上，DG組產(chǎn)量最多，CK組產(chǎn)量最少，前者相對(duì)于后者增加了82.3g；在黑水虻日均增重量上，DG組增加最多，CK組增重最小，前者相對(duì)于后者增加了6.33g。因此，綜合對(duì)比6個(gè)試驗(yàn)組的黑水虻生長(zhǎng)趨勢(shì)以及轉(zhuǎn)化結(jié)束后體長(zhǎng)、體寬、體重、總產(chǎn)量、日均增重量可以看出，添加大豆秸稈粉的餐廚垃圾處理廢渣促進(jìn)黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育效果較好。表1添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育的影響2.

添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻體成分的影響轉(zhuǎn)化結(jié)束后黑水虻體成分如表2所示。在粗蛋白含量上，YRM組和DG組相對(duì)于CK組存在顯著差異，其中YRM組粗蛋白含量最低，相對(duì)于CK減少了3.05個(gè)百分點(diǎn)，DG組粗蛋白含量最高，相對(duì)于CK組增加了3.13個(gè)百分點(diǎn)；在黑水虻粗脂肪含量上，YM組、YRM組、GL組、DC組和DG組均顯著高于CK組，分別增加了10.38、8.69、11.62、11.65和14.95個(gè)百分點(diǎn)；在黑水虻粗纖維含量上，YM組、YRM組、DC組和DG組之間無顯著差異，但相對(duì)于CK組均顯著增加。在黑水虻粗灰分含量上，DG組粗灰分含量最低，僅為22.67%，低于YM組、DC組和CK組，顯著低于YRM組和GL組，而粗灰分的主要成分為礦物元素的氧化物，這表明YRM組的黑水虻體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分含量較高；對(duì)于黑水虻的鹽分含量而言，6個(gè)試驗(yàn)組間無顯著差異，各試驗(yàn)組鹽分含量均符合GB/T19164-2021《國(guó)家飼料原料魚粉》中紅魚粉鹽分含量≤5%的標(biāo)準(zhǔn)限值。表2生物轉(zhuǎn)化后黑水虻體成分含量3.

添加農(nóng)作物秸稈對(duì)餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化效果的影響轉(zhuǎn)化結(jié)束后，各試驗(yàn)組的黑水虻末重、餐廚垃圾處理廢渣減量率和轉(zhuǎn)化率如表3所示。對(duì)于黑水虻的干重而言，YM組、YRM組、GL組、DC組和DG組顯著高于CK組，相對(duì)于CK組分別增加了72.25、68.48、76.00、69.40和82.30g，其中DG組黑水虻干重最大，達(dá)到了169.02g；對(duì)于餐廚垃圾處理廢渣減量率而言，YM組、YRM組、GL組、DC組和DG組顯著高于CK組，相對(duì)于CK組分別增加了22.96、22.19、25.53、24.23和24.99個(gè)百分點(diǎn)，其中GL組減量率最高，達(dá)到了70.09%，但與YM組、DC組和DG組無顯著性差異；對(duì)于餐廚垃圾處理廢渣轉(zhuǎn)化率而言，CK組轉(zhuǎn)化率最低，僅為15.94%，而DG組顯著高于CK組，達(dá)到了18.35%，相對(duì)于CK組增加了2.41個(gè)百分點(diǎn)。表3添加農(nóng)作物秸稈對(duì)餐廚垃圾處理廢渣生物轉(zhuǎn)化效果的影響結(jié)論1）添加農(nóng)作物秸稈對(duì)黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育具有促進(jìn)作用。大豆秸稈效果最顯著，黑水虻的體長(zhǎng)、體寬、體重和總產(chǎn)量相對(duì)于CK分別增加了3.37mm、1.44mm、0.11