利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法

技术领域

本发明涉及生物和肥料加工技术领域，尤其是涉及一种利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法。

背景技术

  厨垃圾包括家庭、学校、机关、公共食堂以及餐饮行业的食物废料、餐饮剩余物、食品加工废料及不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物，是城市生活垃圾的重要组成部分。以北京为例，每天产生的餐厨垃圾达1600 t以上；按月产生1 t／万人估算，全国l3.4亿人口每月将产生l3.4万t餐厨垃圾。这些餐厨垃圾随意堆放和非法处置，不仅浪费资源，更污染环境，危害公共卫生和食品安全，有悖于我国创建节约型社会和可持续发展的理念。如何对这些放错位置的资源实行循环化利用成为我国社会经济发展中亟需解决的问题。

生物转化餐厨垃圾的方法因能耗低、处理量大且环境友好等优势被广泛应用，该方法主要利用微生物或低等动物将餐厨垃圾转化为有机肥、能源或饲料，如中国专利“高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法”（公开号CN104646390A）和专利“一种利用餐厨垃圾生产高效有机肥的方法”（公开号CN104529575A）。肥料化处理包括好氧堆肥和厌氧消化两种，可以连续处理大批量餐厨垃圾。但由于餐厨垃圾高油脂和高盐的特征，限制了微生物的生物转化效率。餐厨垃圾也可以通过生物发酵生产饲料，如中国专利“一种通过微生物发酵餐厨垃圾生产菌体蛋白饲料的方法”（公开号CN103396973A），但做为饲料或发酵后再作为饲料使用存在着一定的安全风险，此方法目前尚有争议（Lin CSK et al., 2013）。

近年来，出现了使用低等动物的堆肥方法，可以较为彻底的将餐厨垃圾转化为蛋白质和生物有机肥，并且不会造成二次污染，比如中国专利“一种利用蚯蚓处置餐厨垃圾生产动物蛋白饲料的方法”（公开号CN101305768），但是这种方法周期较长，需要80-85天，且占地面积较大，容易受到气候等自然条件的影响。

亮斑扁角水虻（Hermetia illucens L.）具有繁殖迅速，生物量大，食性广泛，易管理、饲养成本低，动物适口性好等特点，不仅可以将餐厨垃圾生物转化为富含蛋白和油脂的昆虫生物质和有机肥，还具有除臭和抑制病原菌的作用（Li Z et al., 2012；Zheng L et al., 2012a）。如中国专利“一种利用黑水虻处理餐厨垃圾的工艺”（公开号CN102350433），中国专利“一种餐厨垃圾处理系统” （公开号CN103639180）和中国专利“一种食腐性昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及装置”(公开号CN103805334A)。虽然上述专利使用亮斑扁角水虻可以在较短时间（3-7天）将餐厨垃圾转化为生物有机肥和昆虫蛋白，但是在转化的过程中并没有完全发挥微生物的作用。利用上述工艺生产的餐厨垃圾生物有机肥，虽然在有机质，氮磷钾方面可以达到国家规定的有机肥标准，但是肥料中的微生物数量特别是具有对植物促生、抗病功能的功能微生物数量仍显不足，技术水平仍然具有提升的空间。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法，该方法生产周期短，不会产生二次污染，且得到的有机肥有机质及微生物含量高，可最大限度的提高餐厨垃圾生物有机肥的商品价值。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法包括下述步骤：

第一步，餐厨垃圾预处理

将收集的餐厨垃圾进行简单分拣、粉碎后，油脂分离出去另行处理，剩余料浆收集到搅拌机中，将水分调至80~87%，按照质量体积比0.1~0.3%的用量接入酵母菌菌粉，按照质量比0.02~0.1%的用量接入除臭专用菌，25~30℃条件下厌氧发酵48~72h后备用；

第二步，制备芽孢杆菌发酵液

将培养活化的巨大芽孢杆菌菌种用无菌生理盐水制成悬浮菌液，接种到液体发酵培养基中，发酵培养18~24h，得到巨大芽孢杆菌发酵液备用；

第三步，转化餐厨垃圾

将第一步预处理后的餐厨垃圾置于反应器中，按照1000~2000只幼虫/kg餐厨垃圾的接种量，接入3龄扁角水虻幼虫，25~30℃培养5~7天；然后按照物料体积比的10%喷入第二步制备的巨大芽孢杆菌发酵液，继续搅拌通风，保持温度25~30℃，发酵1~2天，加大通风量，得到水分含量在30~40%的虫料混合物；

第四步，筛分

将第三步得到的虫料混合物放入水平振动筛中进行筛分，分别收集扁角水虻虫体和生物有机肥，扁角水虻虫体经烘干成为饲料，有机肥经质量检测合格包装贮存。

所述除臭专用菌为SKHZYE-RBFW-04。

本发明的优点在于处理周期较短，绿色节能，整个处理过程基本在封闭状态下进行，不会产生明显的空气污染。处理过程中所用的巨大芽孢杆菌可溶解餐厨垃圾中的无效性磷，使之转变成植物能利用的磷素，其分泌的多糖物质可使土壤的团粒结构变好，增加土壤的优良物理特性，促进植物营养吸收，促使土壤中无效磷的溶解及利用，进而协助土壤中微生物的增长，增加植物的抗病能力。

本发明使用餐厨垃圾作为生产有机肥的原材料，可明显降低生产成本，同时土壤中使用有机肥又可以降低化学肥料的施用，提高了农民的受益，减少了环境污染。

本发明工艺简单、生产成本低廉，环境友好，具有很好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。

实施例1

本发明所述的利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法包括下述步骤：

第一步，餐厨垃圾预处理

将收集到的含水量为80%的餐厨垃圾进行分拣，去除金属、塑料等无机物，输送至粉碎机中粉碎至粒度1mm，油脂分离出去另行处理（可加工成生物柴油），剩余料浆通过管道和泥浆泵收集到搅拌机中，将水分调至85%，按照质量体积比0.1%的用量接入酵母菌菌粉（安琪酵母），按照质量比0.02%的用量接入餐厨垃圾处理除臭专用菌（苏柯汉，SKHZYE-RBFW-04），25℃条件下厌氧发酵48h后备用；

第二步，制备芽孢杆菌发酵液

使用牛肉膏蛋白胨培养基活化巨大芽孢杆菌（CICC号：20611）菌种，用无菌生理盐水制成悬浮菌液，接种到液体发酵培养基中，发酵培养基组成（g/L）：淀粉19.67、豆粕48.85、KH₂PO₄ 2、Na₂HPO₄ 0.5、CaCO₃ 0.5、MgSO₄ 0.5、MnSO₄ 0.5；培养条件：罐压0.05 Mpa，搅拌转速170 r/min，培养温度30℃，pH=7.0，发酵时间18h，得到巨大芽孢杆菌发酵液备用；

第三步，转化餐厨垃圾

使用泥浆泵将第一步预处理后的餐厨垃圾转移至可以通风搅拌的反应器中，按照1500只幼虫/kg餐厨垃圾的接种量，接入3龄扁角水虻幼虫，30℃培养5天；然后按照物料质量体积比的10%喷入第二步制备的巨大芽孢杆菌发酵液，继续搅拌通风，保持温度25℃，发酵2天，加大通风量，得到水分含量在35%的虫料混合物；

第四步，筛分

将第三步得到的虫料混合物放入水平振动筛中进行筛分，分别收集扁角水虻虫体和生物有机肥，扁角水虻虫体经烘干后包装成为饲料出售；得到的有机肥经质量检测（其中水分、有机质和氮磷钾等营养成分测定方法参照有机肥标准 NY525-2012中规定的方法进行；有机肥中有效活菌数测定按照NY/T 798-2004中5.3.2的规定执行；有机肥中大肠杆菌测定应参照GB/T 19524.1-2004的方法执行），结果为：水分含量21.8%，可以直接进行造粒；有机肥性质接近中性，有机质含量86.1%，氮磷钾总养分含量8.3%，符合国家有机肥的质量标准。实施例1的具体检测结果见下表1。

表1：有机肥中主要营养成分和微量元素；

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有机肥中微生物学指标如表2所示，其中有效活菌数在1.9亿个/g，远高于国家规定的生物有机肥的最低标准0.2亿个/g，大肠杆菌没有检出，基本不会对土壤造成二次污染。

表2：有机肥产品的微生物学指标

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实施例2

本发明所述的利用亮斑扁角水虻和微生物转化餐厨垃圾生产功能微生物有机肥的方法包括下述步骤：

第一步，餐厨垃圾预处理

将收集到的含水量为90%的餐厨垃圾进行分拣，去除金属、塑料等无机物，送至粉碎机中粉碎至粒度2mm，使用油水分离设备将油脂分离出去另行处理（可加工成生物柴油），剩余料浆通过管道和泥浆泵收集到搅拌机中，将水分调至87%，按照质量体积比0.3%的用量接入酵母菌菌粉（安琪酵母），按照质量比0.1%的用量接入餐厨垃圾处理除臭专用菌（苏柯汉，SKHZYE-RBFW-04），30℃条件下厌氧发酵72h后备用；

第二步，制备芽孢杆菌发酵液

同实施例1；

第三步，转化餐厨垃圾

使用泥浆泵将第一步预处理后的餐厨垃圾转移至可以通风搅拌的反应器中，按照1000只幼虫/kg餐厨垃圾的接种量，接入3龄扁角水虻幼虫，30℃培养7天；然后按照物料质量体积比的10%喷入第二步制备的巨大芽孢杆菌发酵液，继续搅拌通风，保持温度30℃，发酵2天，加大通风量，得到水分含量在31%的虫料混合物；

第四步，筛分

同实施例1。

得到的有机肥经质量检测，结果为：水分含量25.3%，可以直接进行造粒；有机肥性质接近中性，有机质含量88.2%，氮磷钾总养分含量7.7%，符合国家有机肥的质量标准。实施例2的具体检测结果见下表3。

表3：餐厨垃圾生物有机肥主要营养成分

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有机肥产品中微生物学指标如表4所示，其中有效活菌数在1.6亿个/g，远高于国家规定的生物有机肥的最低标准0.2亿个/g，大肠杆菌没有检出，基本不会对土壤造成二次污染。

表4：有机肥产品中微生物学指标

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