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张志剑|城乡厨余垃圾处理技术与工程创新:黑水虻昆虫农场

    2018年02月08日13:04    收藏  打印  字号  

【2018“环境健康与美丽城市”学术论坛现场图】

2018年1月26日,由浙江大学环境与资源学院与杭州国际城市学研究中心共同主办的2018“环境健康与美丽城市”学术论坛在杭州城研中心大楼举行。

【张志剑在2018“环境健康与美丽城市”学术论坛做主旨报告】

浙江大学环境与资源学院副教授、博导,环境健康研究所副所长、水生态与流域建设研究中心主任张志剑以“城乡厨余垃圾处理技术与工程创新——黑水虻昆虫农场”为主题,对该工程项目背景、创新生物技术及其产生效益开展报告。目前,有机废弃物黑水虻生物转化工程已经受到国内外多家媒体的报道。中国科学院与中国工程院主办《中国科学网》于2016年8月报导团队科研成果,联合国FAO高级官员Paul Vantomme博士于2014年10月访问项目合作单位“猪粪蝇蛆生物转化工程-杭州灯塔集团”。

一、项目背景

当前,与“民生+环境”密切相关的三个典型问题即为生活垃圾、养殖废弃物和食品加工废弃物。随着城乡人民生活水平的提高,排放未经合理处置与利用的生活垃圾(如厨余垃圾)已成为一项环境公害。据中国城市环境卫生协会统计,我国每年产生近10亿吨垃圾,其中生活垃圾产生量约4亿吨,建设垃圾5亿吨左右,此外,还有餐厨垃圾1000万吨左右。随着我国城镇化进程的加快以及人民生活水平的提高,生活垃圾还在以每年5%-8%左右的速度递增,按人均厨余垃圾产生量0.15公斤/(天·人),20万人的城/村厨余垃圾日产30吨/天。

合理、高效、安全地处理有机废弃物(如厨余垃圾),源头分类是成功的关键第一步。国内外现在针对厨余垃圾主要采用卫生填埋、发酵堆肥、原位粉碎与管网排放、饲料化利用等方法,但这些方法或多或少存在占地面积大、推广性差、二次污染等问题。

【国内外垃圾处理技术特点】

二、创新方案——黑水虻微家畜技术

利用腐生性昆虫生长代谢的原理,放大黑水虻/蝇蛆与环境微生物的协同降解效能,经过10余年的研究与实践,课题组成功研制了新一代有机废弃物昆虫高效生物转化反应器即黑水虻微家畜高效转化与循环再利用技术。

【昆虫农场效果图】

2014年10月—2016年11月在余杭区崇贤街道三家村进行中试研究,昆虫农场于2016年11月投入使用,至今已顺利运行一年有余。

【新一代有机废弃物昆虫高效生物转化反应器】

昆虫农场遵循清洁生产原理,经“流水线生产、智能化操作、模块化构建”等工艺革新,新技术在人工可控的条件下(智能温室大棚),可在1-2周内将有机废弃物(如厨余垃圾、禽畜粪便、果蔬垃圾等)快速、高效地转化成数量与效益可观的昆虫蛋白(150-320 kg/吨)和虫粪有机肥。

【工程运行流程】

农场包括预处理车间、蠕虫转化车间、虫-渣分离车间、二次堆肥车间、种质培育车间和生物滤床生态除臭技术等。工程运行效能具有高效、高产、绿色、循环等特点。

1.高效:1-2周内(垃圾)减量80%以上

2.高产:虻/蛆产量120-280kg/吨有机固废,虫粪有机肥 150-260 kg/吨有机固废

3.绿色:无“三废”排放,采用可逆型基建模式实现土地可持续利用

4.循环:从废弃物到再生资源

【虻业生态及其特色循环经济】

现已形成由虫粪有机肥再利用——优质瓜果蔬、虻/蛆再利用——精品渔业、生态近岸带与水景观、农区嵌入式湿地生态构建等组成的虻业生态及其特色循环经济,以虻业科技带动生态产业,构建循化经济,完成“昆虫农场”产业链的延伸与增值。

三、工程效益及其未来发展方向

该工程具有包括社会、生态、经济等多方面的效益。

1.社会效益:本项目将城镇与农村生活垃圾集中处理与高效转化,具有显著的民生效益。工程受益面覆盖街道、社区与学校等单位、深入到农村生活与生产一线、服务到每个百姓家庭,其惠民效应十分突出。此外,本项目吸纳了当地富余劳动力,创造了就业机会,具有一定的富民效应。

2.生态效益:项目实施过程不生产“三废”,却产生“饲料和肥料”,是典型的“废弃物至资源”技术方案。在杜绝厨余垃圾的非法(如地沟油)处理渠道方面具有突出替代效应。建构的高值化昆虫农场循环经济,确保食品安全、生态效益十分明显。新技术工程基本不破坏原有土地利用性状,其可持续发展效应明显。

3.经济效益:黑水虻体内氨基酸组成、不饱和脂肪及生物酶等含量丰富,在“虫粉替代鱼/奶/豆粉”计划中具有一定的市场竞争力。黑水虻特有的生物活性与功能大分子(如抗菌肽、壳聚糖)在食品、保健品及生物制药领域潜在商业价值巨大。虫粪有机肥营养平衡、腐殖化高与稳定性好,是国家“有机肥替代计划”、“农业双减(减药减肥)”的理想有机肥料。

蝇蛆体除了饲料“虫粉替代鱼粉”的常规技术方案之外,未来产品深加工后的市场方向可分为蝇蛆体和虫粪砂两类。

蝇蛆体的未来之路:

1.动物饲料促生长添加剂,主要有脱脂蛋白粉、氨基酸营养液、生物活性酶制剂等

2.特殊油脂精炼深加工,获得具有心血管保健作用的不饱和油脂产品

3.特殊蛋白质-多糖提炼深加工,获得胶原蛋白、抗菌肽、几丁质/壳聚糖等高值产品

虫粪砂的未来之路:

1.“天然抗生素”之路

2.“粪菌移植/疗法”之路

3.“新能源计划”之路

 

 

发言嘉宾:浙江大学环境与资源学院副教授、博导 张志剑

供稿:浙江大学环境与资源学院 冯诗韵

(责编:赵晓旭、蔡峻)
 

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