亘远环境之亚临界有机废弃物处理系统
黑水虻在有机固体废弃物无害化处理和资源化利用中的应用
黑龙江农业科学2023(12):87-91H e i l o n g j i a n g A gr i c u l t u r a l S c i e n c e s h t t p ://h l j n y k x .h a a s e p.c n D O I :10.11942/j.i s s n 1002-2767.2023.12.0087高顺平,徐林海,吴丹丹,等.黑水虻在有机固体废弃物无害化处理和资源化利用中的应用[J ].黑龙江农业科学,2023(12):87-91,106.黑水虻在有机固体废弃物无害化处理和资源化利用中的应用高顺平1,徐林海2,吴丹丹1,付 乐1,郑成忠1,徐振朋1(1.乌兰察布市农林科学研究所,内蒙古乌兰察布012000;2.乌兰察布市动物疫病预防控制中心,内蒙古乌兰察布012000)摘要:有机固体废弃物具有资源性和危害性的双重属性,如不合理处置,不仅会造成生态环境的污染,还会造成资源浪费㊂黑水虻是一种世界上广泛分布的双翅目昆虫,它能采食有机固体废弃物,将其转化为虫体蛋白和脂肪,剩余的虫粪还可以作为有机肥利用㊂目前,利用黑水虻处理有机固体废弃物的生物转化技术已受到越来越多的关注,研究人员针对黑水虻处理有机固体废弃物及其资源价值等问题开展了大量研究㊂本文综述了近年来利用黑水虻处理有机固体废弃物㊁黑水虻的资源价值以及产业化应用等方面的研究进展,并对今后的研究和发展方向进行了展望㊂关键词:黑水虻;有机固体废弃物;无害化处理;资源化利用收稿日期:2023-04-04基金项目:中央引导地方科技发展资金(2021Z Y 0003)㊂第一作者:高顺平(1986-),男,硕士,高级兽医师,从事农业废弃物无害化处理与资源化利用研究㊂E -m a i l :g a o s h u n p i n g2010@163.c o m㊂通信作者:徐振朋(1988-),男,博士,副研究员,从事农业废弃物资源化利用研究㊂E -m a i l :z h e n p e n gx u 7607@163.c o m ㊂ 黑水虻(H e r m e t i a i l l u c e n s L .)是全世界广泛分布的双翅目水虻科昆虫,生命周期短,繁殖速度快,其幼虫为腐食性,在自然界中经常以动物粪便和腐烂的有机物为食,具有采食量大㊁食谱广泛和食物转化率高等特点㊂黑水虻幼虫能够高效地将动物粪便或餐厨垃圾等有机废弃物转化为昆虫蛋白和脂肪,经过处理的废弃物可以作为优质有机肥利用㊂目前,世界上许多国家已经将黑水虻作为资源昆虫,用来进行有机固体废弃物的无害化处理和资源化利用㊂黑水虻幼虫富含蛋白质㊁脂肪等营养成分,其所含必需氨基酸和非必需氨基酸种类齐全,是一种理想的饲料蛋白质原料㊂在众多的有机固体废弃物处理方法中,黑水虻以其安全㊁高效㊁资源化㊁生态化的特点脱颖而出,受到了越来越多的关注[1-4]㊂目前,黑水虻处理有机固体废弃物的产业化应用方面还存在一些问题,未能得到大范围推广应用㊂本文重点概括了黑水虻在有机固体废弃物无害化处理和资源化利用方面的应用,黑水虻的资源价值,以及黑水虻处理有机废弃物产业化过程中的若干问题,希望为其进一步的研究和开发利用提供参考㊂1 我国有机废弃物处理现状有机固体废弃物是指人们在生产生活过程中产生的因失去原有利用价值而被抛弃的固态有机物质,主要包括畜禽养殖废弃物㊁农作物秸秆和城市生活垃圾等㊂随着我国农牧业和城市的发展,所产生的有机固体废弃物数量呈逐年上升的趋势,给生态环境造成了巨大的压力㊂据统计,近年来我国每年产生畜禽养殖废弃物约30亿t ,且主要为畜禽粪便;而我国城市生活垃圾的年产量已达到29亿t ,其中餐厨垃圾产生量约为1.08亿t[5]㊂我国曾推广过多种有机固体废弃物处理方法,如粪便挤压脱水㊁沼气处理㊁焚烧处理法㊁填埋处理法等[6-7]㊂但这些方法通常需要投入大量资金㊁设备和能源,而且存在处理周期长㊁附加值低㊁效果差㊁二次污染严重和维护成本高等缺陷[8]㊂此外,填埋和焚烧处理还面临许多安全㊁环保和政策方面的问题㊂有机固体废弃物的无害化处理和资源化利用不仅可以降低生态环境压力,还可以提高资源利用率,减少对再生资源的浪费㊂寻找有效的有机固体废弃物无害化处理和资源化利用方式,已成为当前研究的重点㊂近年来兴起的生物转化法能够利用生物自身的生理特点,实现有机固体废弃物的无害化处理和资源化利用,常用的有蚯蚓㊁黄粉虫㊁黑水虻和蝇类等㊂蚯蚓和黄粉虫养殖周期一般为120~150d ,较长的养殖周期会增加人工㊁场地㊁设备等投入,而蝇类养殖存在污染环境和传播疾病的风险㊂黑水虻具有养殖周78黑 龙 江 农 业 科 学12期期短㊁食谱广泛㊁转化效率高等优点,并且成虫存活时间短不危害人类生活,因此在有机固体废弃物资源化利用方面得到越来越多的研究和应用㊂2 黑水虻处理有机废弃物研究进展2.1 黑水虻处理畜禽粪便利用黑水虻幼虫腐食性特点对畜禽粪污进行无害化处理是一种新兴的生物处理技术㊂研究表明,黑水虻幼虫可以有效处理猪㊁奶牛和蛋鸡等畜禽粪便,经转化后的猪粪㊁奶牛粪㊁鸡粪的干物质量分别减少46.0%㊁40.1%和48.4%[9],同时可降低粪便中N ㊁P ㊁K ㊁C a ㊁M g 等元素含量[10]㊂黑水虻幼虫肠道中存在着复杂的微生物群落,这些微生物能够帮助幼虫快速高效地消化畜禽粪便中的营养物质[11]㊂经黑水虻处理过的畜禽粪便中的抗生素㊁病原微生物和恶臭气体等有害物质含量显著降低㊂研究表明,黑水虻能够有效降低基质中四环素和土霉素的含量[12-13]㊂黑水虻处理过的鸡粪和牛粪中病原微生物的丰度降低90%~93%,猪粪和污泥中病原菌丰度降低86%~88%[14]㊂B e s k i n 等[15]的研究表明,黑水虻幼虫可以减少粪便中多种挥发性有机化合物,从而降低粪便堆放过程中的恶臭气体排放㊂黑水虻对畜禽粪便的转化效率会受到品种㊁饲养密度㊁粪便种类等因素的影响,黑水虻对牛㊁羊等草食性家畜的粪便转化效率较低,这可能是由于其肠道中缺乏能分解木质纤维素的微生物㊂2.2 黑水虻处理餐厨垃圾随着我国城市的不断发展,所产生的生活垃圾呈逐年上升趋势,其中有很大一部分是餐厨垃圾㊂餐厨垃圾具有营养丰富㊁成分复杂㊁高油㊁高盐和高含水率等特点,如得不到及时处理,不仅会造成环境污染,还容易滋生蚊蝇和病原微生物,对人类健康造成危害㊂利用黑水虻处理餐厨垃圾,可充分实现减量化㊁资源化㊁无害化㊁生态化的目标㊂研究表明,在75%含水率时,黑水虻处理餐厨垃圾的减量率可达到65%[16];10t 餐厨垃圾经黑水虻处理后剩余物仅为3346k g ,同时还能产生300k g 黑水虻干虫[17]㊂对黑水虻的生物学特性和环境安全性评估发现,其对人类完全无害且对环境非常安全,其成虫既不携带病菌,也不侵入人类的居住环境,并且对农作物也不形成危害[18]㊂此外,黑水虻还能通过生存竞争有效减少蝇类等双翅目昆虫的数量㊂因此,选择黑水虻作为生物反应器处理餐厨垃圾,能在解决环境污染的同时收获高价值的产品,具有高效㊁高值等特点,是一项特色鲜明㊁优势明显的技术[19-21]㊂2.3 黑水虻处理病死畜禽尸体黑水虻幼虫在自然界中能够以动物尸体为食,有研究者曾在感染肺炎死亡的猪尸体上发现黑水虻[22]㊂由于黑水虻的生存环境中经常接触大量病原微生物,诱导其产生许多抗菌肽㊁蛋白酶㊁水解酶等抗菌物质[23]㊂研究表明,黑水虻处理后能够彻底灭活物料中的大肠杆菌(E C)㊁鼠伤寒沙门氏菌(S T ),99%灭活金黄色葡萄球菌(S A )[24]㊂用黑水虻处理伪狂犬和高致病性蓝耳病的病死猪病料后,虫体中这两种病原的核酸检测均呈阴性[25]㊂以上研究结果初步说明,通过黑水虻的采食和消化,能够对物料中的病原微生物起到杀灭作用,是一种潜在的病死畜禽无害化处理方式㊂3 黑水虻的资源价值3.1 黑水虻虫体的利用随着我国畜禽养殖业的不断发展,对蛋白质饲料的需求不断增加㊂目前常用的饲料蛋白质原料有豆粕㊁棉粕等植物性产品,以及鱼粉㊁肉骨粉等动物性产品㊂植物性蛋白质原料存在氨基酸组成不均衡的问题,并且近年来我国大豆严重依赖于进口,存在供求关系和价格波动等风险[26]㊂动物性蛋白的氨基酸组成均衡,因此鱼粉一直是饲料蛋白质原料的首选,但近年来由于过度捕捞导致鱼类资源缺乏,鱼粉价格不断上涨;而肉骨粉在饲料中的应用也存在着同源性污染的风险,因此受到很多限制㊂当前,急需开发出一种品质优良㊁价格便宜㊁安全可靠的蛋白质饲料替代品㊂黑水虻幼虫的营养价值丰富,含有大量的蛋白质㊁脂类和其他微量元素,干燥的黑水虻幼虫中蛋白质含量达40%~45%,脂肪含量为23%~36%,其中必需氨基酸种类齐全,氨基酸组成合理[27]㊂目前,研究者已将黑水虻用于鸡㊁鸭㊁鱼虾㊁生猪和宠物等多种动物的饲料中㊂动物取食黑水虻幼虫后,能有效提高机体抗氧化能力和免疫力,增强动物肠道有益菌群丰度改善肠道健康,提高动物生产能力[28]㊂试验表明,在蛋鸡日粮中添加黑水虻虫粉对其产蛋率㊁平均合格蛋重和畸形蛋率均有改善趋势,对鸡蛋的风味有提高作用[29],同时还能提高蛋鸡体内生殖激素的水平,提高机体的抗氧化能力和免疫水平[30]㊂用黑水虻虫粉替代20%鱼粉用于凡纳滨对虾养殖不会对其生长性能产生影响,并能显著提高其抗氧化能力和脂质代8812期 高顺平等:黑水虻在有机固体废弃物无害化处理和资源化利用中的应用谢水平[31]㊂以上研究表明,将黑水虻幼虫作为蛋白质饲料原料是一种具有较高应用价值的可行方法㊂3.2 黑水虻虫粪的利用黑水虻虫粪也叫虫沙,是黑水虻采食有机固体废弃物后的排泄物与剩余残渣的混合物,通常干燥无异味,富含有机质和微量元素,可用于开发高档生物有机肥[32-33]㊂研究表明,黑水虻处理后的畜禽粪便腐殖酸含量增加,能够促进植物次生根的生长,增加植物活力[9]㊂施用4%黑水虻虫粪能提高土壤有机质㊁速效氮㊁速效磷和速效钾的含量,增强土壤酶活性,从而提高水稻产量和稻米营养[34]㊂袁华冠等[35]的研究发现,施用20%的黑水虻虫沙可显著提高土壤有机质和养分含量,提高红苋菜㊁木耳菜和菠菜等蔬菜的叶绿素含量㊁株高和鲜重等指标,改善蔬菜品质㊂赵毅等[36]的研究发现,添加6%的黑水虻虫粪能提高植烟土壤的养分和土壤酶活性,促进烟草的生长和生理代谢㊂以上研究结果表明,黑水虻虫粪是一种极具开发潜力的新型有机肥,但不同作物的最佳施用量差别较大,需要开展更为广泛的研究㊂3.3 其他应用价值黑水虻除了虫体和虫粪两大资源价值外,还有许多其他宝贵的利用价值㊂目前有关这方面的研究主要集中在黑水虻蛋白㊁活性肽㊁脂类以及虫粪等的开发应用方面㊂黑水虻幼虫蛋白及其水解产物均具有较高的抗氧化活性,相比于化学合成的抗氧化剂具有绿色㊁安全等优点,可用于开发抗氧化功能蛋白产品[37-38]㊂黑水虻活性肽不仅具有广谱抗菌效果,还具有抗病毒㊁抗寄生虫㊁抗肿瘤细胞和抗炎等活性,具有广泛的应用前景,目前已成为生物活性肽的研究热点之一[39-42]㊂黑水虻幼虫中的脂类含量约占总干重的23%~36%,主要由饱和脂肪酸㊁不饱和脂肪酸和甘油三酯组成,其中以月桂酸和棕榈酸为主的饱和脂肪酸含量约占总脂肪酸的67%,不饱和脂肪酸占28%,黑水虻的脂类成分经提炼加工后可以用来制造化妆品和个人护理用品等高附加值产品,与其他来源的脂类相比具有天然㊁安全的特点,并具有良好的皮肤渗透性[43]㊂此外,黑水虻中的脂类成分还可以用来提炼生物柴油,因其脂类成分以饱和脂肪酸为主,氧化稳定性较强㊁粘度较低,被认为是优质的生物柴油原料[44]㊂黑水虻虫粪中除了含有大量营养素㊁微量元素和有机质外,还具有丰富的有益微生物,定期向土壤中添加黑水虻虫粪不仅能够提高土壤肥力,还能改善土壤微生物组分,减少土传病害的发生,利用这一特性可以将黑水虻虫粪加工成高附加值的土壤改良剂和育苗基质等产品[45]㊂4 黑水虻处理有机废弃物产业化应用存在的问题近年来的大量研究已经证明黑水虻处理有机固体废弃物是一项优势明显㊁切实可行的技术,但其产业化应用方面还存在着一些问题,归结起来主要有效益问题㊁技术问题和安全问题㊂4.1 效益问题在经济效益方面,黑水虻低龄幼虫对环境和营养的要求较高,因此3龄前的幼虫需要在恒温恒湿环境下用专门配制的饲料饲养,相比于其他有机固体废弃物处理方法增加了场地和饲料的成本㊂为了便于储存和杀灭可能残存的有害微生物,通常需要对收获的黑水虻幼虫进行高温烘干,导致黑水虻干虫的成本价格在2021年已达到0.9万~1.1万元㊃t-1[46]㊂因此用黑水虻干虫替代鱼粉用于动物养殖,其价格优势并不明显㊂黑水虻虫体的高附加值产品开发方面进展缓慢,同样限制了其经济效益潜力的发挥㊂4.2 技术问题技术问题主要集中在种虫繁育㊁规模化养殖技术和设备等几个方面㊂稳定地获取虫卵是黑水虻养殖的前提,目前在人工养殖条件下的黑水虻种虫繁育技术,尤其是冬季低温条件下的繁育技术仍不完善,在很大程度上制约着黑水虻产业化的发展㊂此外,黑水虻的规模化养殖技术还不太成熟,缺乏自动化㊁立体化养殖的机械设备,导致其规模化养殖的稳定性差㊁生产效率低[18]㊂4.3 安全问题有机废弃物中可能含有病原微生物㊁农药㊁重金属㊁真菌毒素等有害物质,因此要将以有机废弃物饲养的黑水虻幼虫用作饲料,必须考虑其安全问题㊂目前,研究者已针对黑水虻幼虫用作食品和饲料的安全性问题开展了大量研究㊂根据目前的研究成果,黑水虻处理可以降低基质中微生物的数量[47],并且二噁英㊁多氯联苯以及一些杀虫剂㊁抗生素和真菌毒素等不会在黑水虻幼虫体内富集[48-50],但黑水虻采食含有过量重金属元素的有机废弃物后可能会导致重金属元素的富集[51]㊂因此,在将黑水虻用作饲料原料时,需要检测其中重金属的含量是否超过有关标准㊂98黑 龙 江 农 业 科 学12期5 展望以黑水虻作为生物反应器处理粪便与餐厨垃圾等有机废弃物,不仅能使其无害化,还能将其中的营养物质转化为昆虫蛋白和脂类,这些蛋白和脂类可以用于养殖业和精细加工㊂此外,从黑水虻中提取的生物活性肽和甲壳素可以作为生物㊁医药和化工等行业的重要原料㊂然而,由于产业化发展滞后,黑水虻的大规模养殖仍处于探索阶段,其巨大的资源价值尚未得到充分利用㊂为充分发挥黑水虻的资源价值,促进其产业化发展,未来的研究可以围绕以下3个方面展开㊂5.1 黑水虻高附加值产品的开发黑水虻在处理有机固体废弃物的同时,能够产生虫体和虫粪两种副产品,若能基于此研发出其他高附加值产品,则可以在很大程度上提高经济效益,推动其产业化发展㊂这方面的研究包含以下几个方向:黑水虻蛋白㊁活性肽的作用机理研究,及其功能性产品的开发;黑水虻脂类的提取及其在化妆品和生物燃料方面的应用;黑水虻甲壳素的提取及其衍生物的研究;黑水虻虫粪的施用对不同作物育苗期的影响,及其育苗基质的开发㊂5.2 黑水虻人工繁育和大规模饲养技术及设备的开发黑水虻产业化的发展离不开源源不断的虫卵供应,因此,如何实现黑水虻的人工繁育,尤其是在北方寒冷地区的人工繁育,成为当前急需解决的关键问题㊂此外,为实现黑水虻处理有机废弃物的工业化生产,在其大规模饲养技术和自动化㊁机械化设备方面还需要投入更多研究㊂例如,黑水虻虫卵孵化及低龄幼虫饲养管理的技术规程㊁黑水虻立体化饲养设备和虫粪分离设备等㊂5.3 黑水虻用于饲料生产的安全性问题由于黑水虻处理有机废弃物的过程中不可避免地接触一些有毒有害物质,因此黑水虻用作蛋白质饲料的安全性问题一直备受关注㊂虽然黑水虻的处理能去除大部分病原微生物㊁农药㊁抗生素,但在某些条件下也会造成重金属元素的富集㊂今后在黑水虻对各类有害物质的代谢途径,以及不同有害物质在黑水虻体内的富集等方面需要投入进一步的研究,以便为黑水虻在饲料中的应用提供数据支撑㊂随着有关研究和产业化的不断发展,黑水虻的资源价值一定能够得到充分发挥,为我国有机固体废弃物的处理和生态文明建设提供助力㊂参考文献:[1] G A S C O L ,B I A S A T O I ,D A B B O U S ,e ta l .A n i m a l sf e di n s e c t -b a s e dd i e t s :s t a t e -o f -t h e -a r to 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a f e t y ,t oo f f e c t i v e l y i m p r o v e t h eo f f i c i e n c y o f g r a s s S S r o o t sa g r i c u l t u r a l p r o d u c t q u a l i t y a n d s a f e t y s u p e r v i s i o n ,t h i s p a p e re x p o u n d s t h es i g n i f i c a n c eo f c a r r y i n g o u t g r i d m a n a g e m e n to f a g r i c u l t u r a l p r o d u c t q u a l i t y a n ds a f e t y a t g r a s s -r o o t s l e v e l a n dt h ew o r k i n g m e a s u r e so f g r i d m a n a g e m e n to fa gr i c u l t u r a l p r o d u c t q u a l i t y a n d s a f e t y i nK a r a q i nb a n n e r ,a n a l y z e d s e v e r a l r s s u e s i n g r i dm a n a g e m e n t s o m e s u g g e s t i o n s a r e p u t f o r w a r dt o p r o m o t et h e g r i d m a n a g e m e n to fa g r i c u l t u r a l p r o d u c t q u a l i t y a n ds a f e t y,r e d u c et h er i s ko f a g r i c u l t u r a l p r o d u c t q u a l i t y a n d s a f e t y b y m e a n so f s t a n d a r d i z a t i o na n d i n f o r m a t i o n ;W e s h o u l do p t i m i z ew o r k i n g m e t h o d s t o i m p r o v ew o r k i n g e f f i c i e n c y ,f o r m u l a t e i n c e n t i v e p o l i c i e st o i m p r o v es t a f f 'se n t h u s i a s m ,r a i s et h e a w a r e n e s s o f a d m i n i s t r a t i v e d e p a r t m e n t s a t a l l l e v e l sa n dt h e g e n e r a l p u b l i c t o g r i dm a n a ge m e n t a t t h e g r a s s -r o o t s l e v e l ,a n db u i l da g o o da t m o s p h e r e of s o c i a l c o -g o v e r n a n c e .K e y w o r d s :a g r i c u l t u r a l p r o d u c t s ;q u a l i t y a n d s a f e t y ;d i g i t a lm a n a g e m e n t f o r am a t r i xo f u r b a n c o m m u n i t i e s (上接第91页)A p pl i c a t i o no f H e r m e t i a i l l u c e n s i n t h eH a r m l e s sT r e a t m e n t a n dR e s o u r c eU t i l i z a t i o no fO r ga n i c S o l i d W a s t e G A OS h u n p i n g 1,X UL i n h a i 2,W UD a n d a n 1,F UL e 1,Z H E N GC h e n g z h o n g 1,X UZ h e n p e n g1(1.U l a n q a bA g r i c u l t u r e a n dF o r e s t r y R e s e a r c hI n s t i t u t e ,U l a n q a b012000,C h i n a ;2.U l a n qa bA n i m a lD i s e a s e P r e v e n t i o na n dC o n t r o l C e n t e r ,U l a n q a b012000,C h i n a )Ab s t r ac t :O r g a n i c s o l i dw a s t e h a sd u a l a t t r i b u te s of r e s o u r c e f u l n e s s a n d h a r m f u l n e s s .I f n o t d i s p o s e d o f p r o p e r l y,i t w i l l n o t o n l y c a u s e p o l l u t i o no f t h e e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t ,b u t a l s o l e d t ow a s t e o f r e s o u r c e s .H e r m e t i a i l l u c e n s i s a t y p e o f d i p t e r a i n s e c tw i d e l y d i s t r i b u t e d i n t h ew o r l d ,w h i c h c a n f e e do no r ga n i c s o l i dw a s t e a n d c o n v e r t i t i n t o i n s e c tb o d yp r o t e i na n df a t .T h e r e m a i n i n g f r a s sc a nb eu s e da so r g a n i c f e r t i l i z e r .A t p r e s e n t ,m o r ea nd m o re a t t e n t i o nh a v eb e e n p a i d t o t h e b i o t r a n sf o r m a t i o n t e c h n o l og y o f t r e a t i n g o r ga n i c s o l i dw a s t ew i t h H .i l l u c e n s .R e s e a r c h e r sh a v e c a r r i e do u t a l o t o f r e s e a r c ho n t h e t r e a t m e n t o f o r ga n i c s o l i dw a s t e a n d i t s r e s o u r c e v a l u e o f t h eb l ac ks o ld ie rf l y .T h i s p a p e rr e v i e w e dt h er e s e a r c h p r og r e s so fu s i n g b l a c kf l i e st ot r e a to r ga n i cs o l i d w a s t e ,t h e r e s o u r c e v a l u e o fb l ac k f l i e s a nd i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s i n re c e n t y e a r s ,a n dm a d e a p r o s p e c t i v ef o r f u t u r e r e s e a r c ha n dd e v e l o pm e n t d i r e c t i o n s .K e yw o r d s :H e r m e t i a i l l u c e n s L .;o r g a n i c s o l i dw a s t e ;h a r m l e s s t r e a t m e n t ;r e s o u r c eu t i l i z a t i o n 601。
科技成果——基于亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术
科技成果——基于亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术技术类别减碳技术适用范围农业废弃物处理行业现状我国生物质废弃物资源丰富，但高值化利用率相对偏低。
本技术创新性的采用亚临界水热反应生物质废弃物处理技术，生产具有高附加值的肥料产品和植物型饲料添加剂，具有生物质原料选择范围广、处理过程耗能低、无污染、生物质资源回收率高、工程占地面积小、分布式利用性强等特点。
目前，该技术已在中国、日本建成2条生产线，并在国内十余个省市推广示范，具有较大的推广潜力。
成果简介1、技术原理在密闭压力容器内，将秸秆等生物质与水蒸气混合均匀，在一定的温度和压力下，经加水分解、加压爆破，快速切断大分子有机质之间的分子结合键，使大分子有机物分解成小分子物质，选择性提取黄腐酸等有效成分。
该技术的生物质资源回收率可达到85%以上，生产的高附加值黄腐酸有机肥产品可增加土壤稳定态有机碳的含量，减少氮肥、农药用量；生产的植物型动物饮料添加剂产品，可减少动物胃肠道发酵和粪便排放的CH4，碳减排效果明显。
2、关键技术（1）亚临界低分子化技术在亚临界状态下，通过水热反应、水蒸气爆破切断生物质有机物中不同的分子结合键，发生低分子化，产生小分子营养物质，选择性提取生化黄腐酸，解决高耗能技术瓶颈。
图1 亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用工艺流程图（2）循环多段式加压爆破技术提取生物质中不同聚合度、不同耐热性的有机物，同时提高低分子化效率。
（3）固、液相物质一步式分离技术分离装置根据分子量大小不同，一步式分离出不同有效成分，且在分离过程中添加惰性气体等特殊处理，防止分离物被氧化或混入杂菌。
（4）微生物发酵、生物酶分解技术根据不同微生物以及生物酶的单一性，对经亚临界水热反应处理后的固、液相处理物经进一步低分子化处理成纳米级，提高肥效和生物活性。
3、工艺流程亚临界水热反应生物质废弃物资源化利用技术的工艺流程见图1。
将生物质投入亚临界水热反应装置，经亚临界水热反应处理后，并经一步式分离装置分离，产生固、液、气三相物质；固相物质通过微生物发酵进一步低分子化生成微纳米生物肥料；气相物质通过液化回收后与液相物质混合，再经生物酶分解，进一步低分子化生成植物叶面营养液、动物肠胃调理剂、氨氮吸收液、水质调节剂等。
亚临界水解处理有机废弃物对天津滨海盐碱地的改良作用
亚临界水解处理有机废弃物对天津滨海盐碱地的改良作用冯涛;周国华;池风龙;王邦杰【摘要】利用亚临界水解处理的城市污泥、鸡粪、复合菌肥和植物纤维黏合剂处理天津滨海新区土壤.结果表明,利用亚临界水解产物(污泥+鸡粪),配以机械施工的技术方法,能有效促进植物生长,增加植被覆盖,降低土壤pH和增加有机质含量.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2019(058)010【总页数】4页(P74-77)【关键词】土壤改良剂;亚临界水解技术;城市污泥;鸡粪【作者】冯涛;周国华;池风龙;王邦杰【作者单位】天津大学环境科学与工程学院,天津 300072;天津农学院园艺园林学院,天津 300384;天津生态城投资开发有限公司,天津 300467;天津生态城市政景观公司,天津 300467;天津生态城市政景观公司,天津 300467;上海亘远环保股份有限公司,上海 200131【正文语种】中文【中图分类】S156.42天津市滨海新区为重盐碱地区，生态环境先天较脆弱，其土壤属于滨海盐化潮土、湿潮土和滨海盐土，土质黏重，质地板结，土壤含盐量1%～2%，高者达到3%以上；地下水矿化度高，远远超过10 g／L，地下水位高，在 0．5～1．5 m，容重在1．50～1．79 g／cm3，有机质含量低（土壤有机质含量大都在5～6 g／kg，而一般农田土壤均在10 g／kg以上，表明肥力状况较差），微生物群落数量少（0．75×105CFU／g）。
天津滨海新区盐碱土的特点严重危害植物生长，影响生态环境，导致植物立地条件差、绿化难度很大。
目前国内滨海盐碱地绿化多采用传统盐碱地降盐改土措施，如铺设排盐沟、隔离层，大量更换客土，施加土壤改良剂等，上述技术手段在滨海新城的绿色空间营建中发挥了重要作用，但是在生态建设过程中，存在材料、能源投入费用过高，后期养护费用、人工投入过高的弊病。
因此有必要研发新型的低成本改良技术措施。
亚临界水解技术是一项全新的高效处理有机废弃物技术。
环保产业废弃物处理方案
环保产业废弃物处理方案第一章环保产业废弃物处理概述 (2)1.1 废弃物处理的重要性 (2)1.1.1 环保产业的兴起 (2)1.1.2 废弃物处理的概念 (3)1.1.3 废弃物处理的重要性 (3)1.1.4 废弃物处理现状 (3)1.1.5 废弃物处理面临的挑战 (3)第二章废物分类与预处理 (4)1.1.6 废物分类原则 (4)1.1.7 废物分类方法 (4)1.1.8 预处理技术 (4)1.1.9 预处理设备 (4)第三章物理处理方法 (5)1.1.10 筛分技术概述 (5)1.1.11 破碎技术概述 (5)1.1.12 粉碎技术概述 (5)1.1.13 分离技术概述 (6)第四章化学处理方法 (6)1.1.14 化学转化的类型 (6)1.1.15 化学转化的优点 (7)1.1.16 化学稳定化的方法 (7)1.1.17 化学稳定化的优点 (7)第五章生物处理方法 (8)第六章热处理方法 (9)1.1.18 概述 (9)1.1.19 焚烧处理技术 (9)1.1.20 焚烧处理设施 (9)1.1.21 焚烧处理优点 (9)1.1.22 概述 (10)1.1.23 热解处理技术 (10)1.1.24 热解处理设施 (10)1.1.25 热解处理优点 (10)第七章废弃物资源化利用 (11)1.1.26 回收利用的意义 (11)1.1.27 回收利用的现状 (11)1.1.28 回收利用的主要措施 (11)1.1.29 再生利用的意义 (11)1.1.30 再生利用的现状 (11)1.1.31 再生利用的主要措施 (12)第八章废弃物处理设施建设与管理 (12)1.1.32 规划原则 (12)1.1.33 规划内容 (12)1.1.34 设计要求 (13)1.1.35 运营管理目标 (13)1.1.36 运营管理内容 (13)1.1.37 运营管理措施 (13)第九章环保产业废弃物处理政策与法规 (14)1.1.38 政策法规的背景 (14)1.1.39 政策法规的主要内容 (14)1.1.40 政策法规实施 (14)1.1.41 政策法规监管 (15)第十章环保产业废弃物处理发展趋势 (15)1.1.42 技术革新推动处理效率提升。
亚临界水解处理有机废弃物对天津滨海盐碱地的改良作用
文献标识码院A
文章编号院0439原愿114渊圆园19冤10原0074-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2019.10.016
开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤院
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天津市滨海新区为重盐碱地区袁 生态环境先天 较脆弱袁其土壤属于滨海盐化潮土尧湿潮土和滨海盐 土袁土质黏重袁质地板结袁土壤含盐量 员豫耀圆豫袁 高者 达到 猿豫以上曰地下水矿化度高袁远远超过 员园 早 辕 蕴袁 地下水位高袁在 园援缘耀员援缘 皂袁容重在 员援缘园耀员援苑怨 早 辕 糟皂猿袁 有机质含量低渊土壤有机质含量大都在 缘耀远 早 辕 噪早袁而 一般农田土壤均在 员园 早 辕 噪早 以上袁 表明肥力状况较 差冤袁微生物群落数量少渊园援苑缘伊员园缘 悦云哉 辕 早冤遥
摘要院利用亚临界水解处理的城市污泥尧鸡粪尧复合菌肥和植物纤维黏合剂处理天津滨海新区土壤遥 结果
表明袁利用亚临界水解产物渊污泥垣鸡粪冤袁配以机械施工的技术方法袁能有效促进植物生长袁增加植被覆
盖袁降低土壤 责匀 和增加有机质含量遥
关键词院土壤改良剂曰亚临界水解技术曰城市污泥曰鸡粪
中图分类号院杂员缘远援源圆
天津滨海新区盐碱土的特点严重危害植物生
长袁影响生态环境袁导致植物立地条件差尧绿化难度 很大遥 目前国内滨海盐碱地绿化多采用传统盐碱地 降盐改土措施袁如铺设排盐沟尧隔离层袁大量更换客 土袁施加土壤改良剂等袁上述技术手段在滨海新城的 绿色空间营建中发挥了重要作用袁 但是在生态建设 过程中袁存在材料尧能源投入费用过高袁后期养护费 用尧人工投入过高的弊病遥因此有必要研发新型的低 成本改良技术措施遥
有机垃圾处理——生物工程技术
有机垃圾处理——生物工程技术
佚名
【期刊名称】《中国住宅设施》
【年(卷),期】2001(000)002
【摘要】在新世纪里,“生存与环境,实施可持续发展战略”已经成为国际社会“和平与发展”永恒主题的主要内容之一!新的人类文明已经来临。
但它的实现需要我们所有人的共同努力。
我国是“人口大国”,这就意味着,我们同时是个“垃圾大国”。
据有关部门统
【总页数】1页(P37-37)
【正文语种】中文
【中图分类】X705
【相关文献】
1.生活垃圾不用愁宝欧帮你来解忧──上海建设·路桥公司和上海阿妮优保健品公司联合研制开发“宝欧”有机垃圾处理机为上海城市有机垃圾处理开创了新路 [J], 李本仁;杨景晖;
2.有机的市场还要再翻番——访北京六合神州生物工程技术有限公司技术总监朱安妮 [J], 石勇
3.基于PLC的有机生活垃圾处理设备控制系统设计 [J], 花勇
4.利用生物工程技术降解固体废物生产有机肥项目即将实现产业化 [J],
5.有机废水和固体有机垃圾处理技术研究通过鉴定 [J], 王杰
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微生物菌剂
发酵
亚临界水
微生物肥 有机 肥
辅料
水处理
干 燥
造粒
储 料 池
输送
储料桶
混合 输送 输送.
亚临界釜
储料
固 液 分 离
建筑用料
换 热
自然干燥
园林绿 化用土
净化后空气排出
29.控制系统
空气净化器
亘远环境
乐山亘远粪污无害化、资源化工艺
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转
小型处理设备
处理点
储料罐
输 送
集中处理设备
处理费市场价 值900亿元 市场价值112亿元
产品市场
有机肥市场：西方国家生物肥料已占到肥料总用量 近50%。在我国，若有机肥料能占到化肥使用量的 10%，其市场容量将达到1400万吨。
土地改良市场：中国建国初期土壤有机质含量3.7%， 今天为止土壤里面的平均有机质只有1.7%，83%的 土壤缺乏有机质
价值
1.富含丰富的有机质。 2. 富含氮、磷、钾及有益 植物生长的微量元素。
2015年全国年粪污产量达16.4 亿吨，安全处理率不足10%。 86%的大中型养殖场，99%的小 型养殖户和现成农户的粪污直 接排放或依靠传统方法收集处 理。
？
亘远环境
市场容量
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政策需求
2013年10月9日国务院总理李克强主持 召开国务院常务会议，审议通过《畜禽 规模养殖污染防治条例(草案)》，2014 年1月1日执行。
填埋法
1. 2. 3. 浪费大量土地资源 污泥中重金属未得到处理 散发恶臭，周边土地无法开发利用 1. 2. 3. 大量一氧化碳、二氧化碳等温室气体排放 产生二恶英致癌物 焚烧残灰含有剧毒，需作安全填埋
焚烧法
生物降解法
1.
2. 3.
处理时间长，占地面积大
二次污染，影响周边污染 重金属无法处理 1. 处理过程中的粉尘污染
山东省《关于印发山东省耕地质量提升 规划(2014—2020年)的通知》明确
“十二五“规划提出目标：到2015年， 直辖市、省会城市和计划单列市的污泥 无害化处理处置率达到80%，其他设市 城市达到70%，县城及重点镇达到30%。
总投入达933.69亿元 土壤修复市场：目前全国受污染的土壤面积占耕地 面积的1/5左右，总面积超过2000万公顷，农田污染 修复规模高达50万亿元。 2105年政府工作报告 实施水污染防治行动计划，加强江河湖海水污染、 水污染源和农业面源污染治理，实行从水源地到水 龙头全过程监管。 推行环境污染第三方治理。 做好环保税立法工作。
设备经过扩容，可以作为污染土壤紧急修复的应急处理系统。
运
分散处理点 干燥机 发酵箱 中心处理工厂
处理点
处理点
造粒机
有机肥
亘远环境
潍坊亘远污泥处理实景图图
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污泥
储料桶
混料罐
立式反应釜
卸料池
卧式反应釜
板框压滤机
板框压滤机
热交换罐
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亚临界有机废弃物移动处理设备
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设备外观
设备内部
控制系统
亘远环保股份亚临界有机废弃物移动处理设备，是国内首创的、用于有机废物原位处理的设备，该设备融合了 亚临界处理（无害化部分）、固液分离、生物热干燥（资源化部分）、空气净化等功能，只需提供200千瓦/时 的电以及100平米的场地，就能完成有机废弃物的现场处理和测试。如有必要还可配置重金属回收装置和水处 理设备，以求达到有机废弃物的气、液、固的全方位环保处理和资源化应用。
亘远环境
社会效益高：占地 面积小，处理成本 低，没有二次污染；
技术应用
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亘远环境之亚临界有机废弃物处理系统，历经多年的研发，其独特的工艺设计 （已获得专利）和技术配方，通过了国家环保部、农业部、中科院等权威机构， 以及SGS、谱尼等相关检测机构的认证
经中科院上海科技查新咨询中心认定为国内领先、国际先进水平，是国内唯一采用亚临 界技术处理污泥和粪污的生产线。
2015年1月1日史上最严环保法实施 “环保法不是棉花棒，是杀手锏”李克强
亘远环境
污泥处置方案综合分析与评价
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污泥处理必须降低其高含水率、污泥中的病原菌、寄生虫等有害生物、其内含的重金属、恶臭等问题，且 处理的能耗还要相对合理，同时需要综合考虑处理作业的占地面积，最终达到污泥资源化的目标，尤其是需要 解决重金属的含量问题，才能获得社会效益和经济效益双丰收。
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核心技术的竞争力
建设美丽中国 开启生态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明
技术含量高：一次 性达到有机废弃物 无害化处理的环保 要求；
环保 废弃 物处 理
亚临界 水技术 有机农业 精致农业 土壤改良
复制能力强：工 艺的成熟化、设 备的标准化、建 新能源 沼气发电 设周期短；
经济效益高：有效降 解重金属，符合有机 废弃物资源化的市场 趋势；
热干化法
2.
3.
处理的能耗过大
无法降解重金属，资源化利用程度低
亘远环境
2
技术背景
当温度处于 100～370℃， 压力处于 0.1～22.1MPa, 保持液态的水称为亚（近） 临界水(Sub-Critical water, SCW)。 水在临近低于临界点领域的称为亚临界水 （又称近临界水）。亚临界水解反应是利用 了水在高温高压状态下极性的变化产生的水 分解反应。根据亚临界水解反应，有机物的 分子，例如淀粉及蛋白质，分别被分解为葡 萄糖及氨基酸，低分子化，固体成分被液态 化。另外、它可以分解环境污染物质，将其 无害化。亚临界水不是像有机溶媒那样的化 学物质，由于将水作为溶剂使用、可以说对 环境是温和安全的反应。
亘远之亚临界有机废弃物处理系统，可直接应用于： 1.污泥处理 2.粪污处理 3.河道淤泥处理 4.土壤修复处理 5.餐厨垃圾处理 6.农业废弃物处理 亘远之亚临界有机废弃物处理系统，可间接应用于： 沼气原料开发、生物酒精等生物质能源前期预处理设备。 亘远环境
工艺流程图
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达标排放 微生物菌剂
跨时代的“循环经济”新技术
亚临界水解 有机废弃物无害化技术及资源化应用
亚临界水解
乐山高新区亘远环境生物科技有限公司
污泥、粪污处理现状 危害
1、重金属污染 2、病原菌污染 3、臭气污染
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废弃物产量 2015年至2020年，全年城镇污 水处理厂湿污泥（含水率80%） 产生量将从约4000万吨增加到 9000万吨。 环保处理现状