一种利用黑水虻同时实现餐厨垃圾与抗生素发酵残渣无害化与资源化处理的方法

1.本发明属于抗生素发酵残渣与餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种利用黑水虻同时实现餐厨垃圾与抗生素发酵残渣无害化与资源化处理的方法。


背景技术：

2.近年来，黑水虻对有机废弃物进行资源化转化的模式在国内外快速推广。利用黑水虻处理餐厨垃圾(餐饮与厨余垃圾等易腐垃圾)，既可实现垃圾处理减量化、无害化的目标，也可通过将虫体作为动物饲料，虫粪作为有机肥料等方式产生新的经济价值。另一方面，同样作为有机废弃物的抗生素发酵残渣也同样可以利用黑水虻幼虫进行生物转化。我国是抗生素生产大国，年产量可达近20万吨；然而，生产1吨抗生素可产生8～10吨含水率较高的抗生素发酵残渣。残渣中主要成分包含抗生素菌丝体、培养基、发酵代谢产物及残留抗生素等。抗生素发酵残渣中含有大量的有机质，丰富的氮、磷、钾和微量元素，易腐坏发臭，造成严重的环境问题。更严重的是，残渣中具有高浓度的残留抗生素，随污水径流污染水体及土壤，产生大量的耐药菌，严重威胁环境。自2008年以后，抗生素发酵残渣一直被列入《国家危险废物名录》。目前国内外对抗生素发酵残渣的传统处置方式主要是焚烧、垃圾填埋等方式。也有探索一些新的方法进行处理，比如热解技术。但是新方法的工艺流程复杂，处理前期投入成本较高，阻碍了对发酵残渣的进一步资源化利用。当前黑水虻对餐厨垃圾与抗生素发酵残渣等有机废弃物的处理技术大多依赖于对有机废弃物的离心、分层、脱水与匀浆等预处理，使其转化为黑水虻幼虫的饲料。这些环节不仅使黑水虻处理餐厨垃圾技术环节复杂且处理成本攀升，并对环境存在潜在的二次污染，也使由有机废弃物转化为可利用的黑水虻生物质资源的效率大大降低。


技术实现要素：

3.针对上述抗生素发酵残渣资源化处理的问题与黑水虻处理餐厨垃圾技术成本高且转化效率低等问题，本发明提出了一种利用黑水虻同时实现餐厨垃圾与抗生素发酵残渣无害化与资源化处理的方法，无需对餐厨垃圾进行复杂且耗能的预处理操作，将餐厨垃圾与抗生素发酵残渣混合后同时处理，可使黑水虻生物转化有机废弃物的效率大幅度提升，且可实现体系中抗生素浓度的大幅下降。
4.为此，本发明提供一种利用黑水虻同时实现餐厨垃圾与抗生素发酵残渣无害化与资源化处理的方法，所述的方法包括以下步骤：
5.(一)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合
6.将抗生素发酵残渣与餐厨垃圾按重量份数比1:1～1:50混合，获得抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体；
7.(二)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体预处理
8.在抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体中加入0.1～10％(v/wt)乳酸菌与酵母菌混
合菌液，密封保存，获得预处理的餐厨垃圾；
9.(三)接种虫苗与辅料
10.1)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的倾倒与辅料添加 将步骤(二)所述预处理的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体倾倒入垃圾盆中，然后于表面平铺辅料，所述辅料与抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的重量份数比为1:2～1:35，得到含水率为65～75％的餐厨垃圾与辅料的混合物；
11.2)接种虫苗 于所述抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与辅料的混合物中倒入4～7日龄黑水虻虫苗，保持环境温度为15～30℃，无人为干扰的情况下让虫苗自行处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体；
12.(四)虫料分离
13.对垃圾处理盆中的黑水虻幼虫和虫粪，以及未能被黑水虻取食的塑料、骨头、筷子等垃圾进行筛分。
14.(一)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合
15.将抗生素发酵残渣与餐厨垃圾按重量份数比1:1～1:50混合，获得抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体。
16.其中，所述抗生素发酵残渣包括各种食用菌栽培后废弃抗生素发酵残渣中的一种或多种，优选的包括香菇、茶树菇、金针菇和木腐真菌栽培后废弃抗生素发酵残渣中的一种或多种。主要成分为棉籽壳、秸秆粉、玉米芯纤维素物质的抗生素发酵残渣，或主要成分为木质素物质的抗生素发酵残渣。
17.(二)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体预处理
18.在抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体中加入0.1～10％(v/wt)乳酸菌与酵母菌混合菌液，密封保存，获得预处理的餐厨垃圾。
19.其中，优选的，所述的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的含水率在65～85％。优选的，所述的密封保存是密封室温下保存。所述的室温是指常规的室内温度，一般为10～35℃。优选的，所述的保存的时间是1～30天，优选3天。
20.其中，优选的，所述的乳酸菌与酵母菌混合菌液由包括以下步骤的方法制备而得：按重量份数计，取乳酸杆菌30～40份，肠球菌5～10份、明串珠菌5～10份、芽孢杆菌20～30份、假单胞菌10～20份和酵母菌5～10份的种子液混合，接种到发酵培养基中发酵。优选的，所述发酵培养基包括4％(wt)的蔗糖和2％(wt)的大豆粉；优选的，所述的发酵培养基ph6.8；优选的，所述接种的接种量是1％(v/v)。优选的，所述的发酵的时间是2～20天，更优选5天。所述的发酵的温度10～39℃，优选37℃。
21.(三)接种虫苗与辅料
22.1)抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的倾倒与辅料添加 将所述预处理的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体倾倒入垃圾盆中，然后于表面平铺辅料，所述辅料与抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的重量份数比为1:2～1:35，得到含水率为65～75％的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与辅料的混合物；
23.2)接种虫苗 于所述述抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与辅料的混合物中倒入4～7日龄黑水虻虫苗，保持环境温度为15～30℃，无人为干扰的情况下让虫苗自行处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体。
24.其中，优选的，步骤1)中所述的预处理后的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体平铺在垃圾处理盆中，其平铺厚度为3～7厘米。
25.优选的，步骤2)中所述虫苗的接种密度为每千克抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体接种1000～3000头虫苗。
26.优选的，所述辅料包括麦麸、花生麸、稻壳粉、玉米粉和地瓜粉中的一种或多种。
27.优选的，步骤2)中所述让虫苗自行处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体的时间为5～15天，更优选7天。
28.(四)虫料分离
29.对垃圾处理盆中的黑水虻幼虫和虫粪，以及未能被黑水虻取食的塑料、骨头、筷子等垃圾进行筛分。
30.其中，优选的，至抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体和辅料的混合物被黑水虻幼虫转化成含水率为30～40％时，进行虫料分离。优选的，筛分出的黑水虻幼虫烘干或煮沸后制成畜禽或水产饲料，筛分出的虫料作为有机肥的原料。
31.本发明与现有技术相比较，本发明的利用黑水虻幼虫同时实现餐厨垃圾与抗生素发酵残渣资源化处理的方法，在虫苗孵育环节对虫苗进行精准定量，与后面的接种虫苗与辅料环节各条件参数完全匹配，同时采用一次性投喂方式，减少操作环节；将抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体经乳酸菌与酵母菌混合菌液预处理1～30天，可降低餐厨垃圾的ph值，有效控制抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体存储过程与黑水虻取食抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体过程中的臭味气体排放，同时可使黑水虻幼虫更易取食抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体中的营养；可使抗生素发酵残渣中的抗生素浓度大幅下降到无法检出，消除了发酵残渣对周围环境的威胁；接种虫苗与辅料环节，通过对虫苗数量的精确定量保证抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体处理的周期，并通过对辅料添加的精确定量来控制最终抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与辅料混合物的含水率，使其更适合黑水虻取食，同时避免了垃圾中废水的排放。本发明可减少利用黑水虻处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾的成本，并提高黑水虻同时转化抗生素发酵残渣与餐厨垃圾的效率。本发明不但能避免对餐厨垃圾进行离心、分层、脱水与匀浆等餐厨垃圾传统处理方法造成的处理成本高企与废水排放带来的潜在二次环境污染，且能以较高水平实现黑水虻将抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体转化为自身生物质的能力，同时实现对抗生素发酵残渣与餐厨垃圾的无害化与资源化利用。
具体实施方式
32.实施例1抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合
33.将林可霉素、土霉素、四环素、青霉素或红霉素发酵残渣与餐厨垃圾按重量份数比1:15混合，获得100千克抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体作为黑水虻幼虫生长的饲料。
34.实施例2乳酸菌与酵母菌混合菌液制备
35.按重量份数计，取乳酸杆菌30～40份，肠球菌5～10份、明串珠菌5～10份、芽孢杆菌20～30份、假单胞菌10～20份和酵母菌5～10份的种子液混合，以1％(v/v)的接种量接种到发酵培养基中，37℃发酵5天。所述发酵培养基包括4％(wt)的蔗糖和2％(wt)的大豆粉，ph6.8。
36.实施例3抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体预处理
37.在100千克抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体中加入乳酸菌与酵母菌混合菌液1升，密封保存48小时。
38.实施例4辅料添加与接种虫苗
39.1)餐厨垃圾的倾倒与辅料添加
40.将上述预处理的100千克抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体倒入垃圾盆，抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体平铺厚度为5厘米，在上方平铺辅料稻壳粉共6千克，得到含水率为70％的抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与辅料混合物；
41.2)接种虫苗
42.将上述饲养5天的虫苗共22万只接种入含有100千克抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体与6千克稻壳粉的垃圾盆中，保持环境温度为27℃，无人为干扰的情况下让虫苗自行处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体7天。
43.实施例5虫料分离
44.将养殖处理完成后的黑水虻幼虫和虫粪
45.按上述操作，处理7天后，黑水虻处理抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体后排出的虫粪含水率下降到35％，对垃圾处理盆中的黑水虻幼虫和虫粪，以及未能被黑水虻取食的塑料、骨头、筷子等垃圾进行筛分，收集与分离各组分。
46.针对林可霉素发酵残渣与餐厨垃圾混合体，称量筛分后的各组分，其中虫粪有机肥原料30.1千克，虫体饲料(鲜虫)18.4千克，虫体中抗生素浓度为0mg/kg，虫粪中抗生素浓度为20mg/kg。
47.黑水虻转为抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体为自身生物质的效率为：18.4千克/100千克
×
100％＝18.4％。
48.有机肥原料的转化率为：30.1千克/100千克
×
100％＝30.1％。
49.针对土霉素发酵残渣与餐厨垃圾混合体，称量筛分后的各组分，其中虫粪有机肥原料29.1千克，虫体饲料(鲜虫)19.2千克，虫体中抗生素浓度为0mg/kg，虫粪中抗生素浓度为0mg/kg。
50.黑水虻转为抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体为自身生物质的效率为：19.2千克/100千克
×
100％＝19.2％。
51.有机肥原料的转化率为：29.1千克/100千克
×
100％＝29.1％。
52.针对青霉素发酵残渣与餐厨垃圾混合体，称量筛分后的各组分，其中虫粪有机肥原料31.0千克，虫体饲料(鲜虫)22.7千克，虫体中抗生素浓度为0mg/kg，虫粪中抗生素浓度为0mg/kg。
53.黑水虻转为抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体为自身生物质的效率为：22.7千克/100千克
×
100％＝22.7％。
54.有机肥原料的转化率为：31.0千克/100千克
×
100％＝31.0％。
55.针对红霉素发酵残渣与餐厨垃圾混合体，称量筛分后的各组分，其中虫粪有机肥原料26.5千克，虫体饲料(鲜虫)25.1千克，虫体中抗生素浓度为0mg/kg，虫粪中抗生素浓度为0mg/kg。
56.黑水虻转为抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体为自身生物质的效率为：25.1千
克/100千克
×
100％＝25.1％。
57.有机肥原料的转化率为：26.5千克/100千克
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100％＝26.5％。
58.针对四环素发酵残渣与餐厨垃圾混合体，称量筛分后的各组分，其中虫粪有机肥原料32.2千克，虫体饲料(鲜虫)16.7千克，虫体中抗生素浓度为0mg/kg，虫粪中抗生素浓度为0mg/kg。
59.黑水虻转为抗生素发酵残渣与餐厨垃圾混合体为自身生物质的效率为：16.7千克/100千克
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100％＝16.7％。
60.有机肥原料的转化率为：32.2千克/100千克
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100％＝32.2％。
61.上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
62.本发明的保护范围包括采用同等理念或技术的放大、缩小形态。