空調(diào)養(yǎng)黑水虻技術(shù)在廚余垃圾處理中應(yīng)用

　　【摘要】黑水虻可以處理餐廚垃圾，在處理工藝中有重要作用，經(jīng)濟(jì)高效環(huán)保。分析空調(diào)養(yǎng)黑水虻需要的溫度和濕度系統(tǒng)，并介紹膜式除濕器工作原理。研究表明，空調(diào)養(yǎng)黑水虻項(xiàng)目在廚余垃圾處理中能大大優(yōu)化生產(chǎn)效能，提高經(jīng)濟(jì)效益，并優(yōu)化現(xiàn)場工作環(huán)境，獲得社會與環(huán)境效益。

　　【關(guān)鍵詞】廚余垃圾處理工藝;黑水虻;溫度和濕度要求分析;膜式除濕器

　　1項(xiàng)目背景

　　ClearIndustryCo.,Ltd.以“依托高效厭氧，實(shí)現(xiàn)中水循環(huán)水洗預(yù)處理餐廚垃圾”創(chuàng)新工藝獲得2014年蘇州工業(yè)園區(qū)第八屆科技領(lǐng)軍稱號，從而設(shè)立蘇州愷利爾環(huán)�？萍加邢薰�司。2016年，香港上市公司創(chuàng)業(yè)(控股)集團(tuán)(02221.HK)以2億港幣市值收購ClearIndustryCo.,Ltd.51%股份，成為集投資、建設(shè)、成套設(shè)備制造、技術(shù)服務(wù)及運(yùn)營管理等全功能的餐廚垃圾處理集團(tuán)公司，在持續(xù)的開發(fā)中，蘇州愷利爾提出和并完善了終極完美的解決方案。

　　采用水洗預(yù)處理餐廚垃圾工藝，能夠得到大量優(yōu)質(zhì)的餐廚細(xì)料，無雜質(zhì)，保水量大，可以做為黑水虻幼蟲生長所需飼料。這可以大大降低處理餐廚垃圾的成本，而且同時(shí)將餐廚垃圾中的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)生物蛋白，從而將餐廚垃圾“變廢為寶”轉(zhuǎn)化為黑水虻鮮蟲、干蟲及有機(jī)肥，提升價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益可觀，符合國家可持續(xù)發(fā)展政策和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。

　　2黑水虻介紹

　　黑水虻是雙翅目水虻科昆蟲。原分布地為美洲，目前已經(jīng)廣泛分布全世界。黑水虻的一生包括卵、幼蟲(幼蟲營腐生生活)、預(yù)蛹、蛹和成蟲，在自然界中黑水虻幼蟲以動(dòng)物糞便、動(dòng)植物尸體和餐廚垃圾等腐爛有機(jī)物為食料，將腐爛有機(jī)物高效地轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)。

　　黑水虻幼蟲干重可達(dá)40%左右，其中蛋白質(zhì)含量(與豆粕相近)高于40%;礦物質(zhì)含量在10%以上，其中粗脂肪含量超過30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出豆粕。據(jù)研究，因成蟲黑水虻不取食不進(jìn)入廚房，也不會沾染食物，因此不屬于衛(wèi)生害蟲一類。黑水虻是在同類中最優(yōu)秀的，完全競爭過家蠅，威脅家蠅生存，可間接抵制家蠅滋生。而且黑水虻能夠強(qiáng)效殺滅垃圾中的病菌，快速消化處理餐廚垃圾，并將餐廚垃圾換成自身有營養(yǎng)物質(zhì)。另外，黑水虻幼蟲可以收集，并將之粉碎干燥替代豆粕、魚粉等，可作為飼料蛋白來源，也可以直接將黑水虻幼蟲用來喂養(yǎng)蛙、龜、雞、鴨等。

　　可見，利用黑水虻來處理餐廚垃圾是一項(xiàng)“環(huán)境友好型技術(shù)”，能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾的無害化、資源化和減量化。餐廚垃圾的有機(jī)渣料拿去養(yǎng)殖黑水虻，能大大降低餐廚垃圾廢水的濃度，使得在高效厭氧反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)速率大大提高，可以從物料產(chǎn)沼氣所需要的30天停留時(shí)間縮短到3天(考慮3倍的水洗循環(huán)量)。而且避免了未消化完沼渣的產(chǎn)生問題，也同時(shí)避免了在厭氧反應(yīng)器內(nèi)沉渣和浮渣發(fā)生的危險(xiǎn)。

　　黑水虻和(厭氧+好氧)細(xì)菌分配著整個(gè)餐廚垃圾處理廠的生物降解能力，可以通過壓榨細(xì)渣來調(diào)控兩者之間的有機(jī)質(zhì)食物分配：壓榨干了，昆蟲的飼料少了，產(chǎn)量效益下降，但除濕量少，蟲糞容易干而易于篩分;不壓榨，細(xì)渣含水率可高達(dá)85%以上，昆蟲的飼料也多了，產(chǎn)量效益上升，但除濕量大，蟲糞容易濕而不易于篩分。

　　目前，黑水虻幼蟲成為商品主要有三個(gè)用途：(1)鮮蟲直接投放水產(chǎn)、畜禽，這受季節(jié)和地域范圍影響;(2)微波烘干做寵物飼料，其出口市場容量有限;(3)真空干燥價(jià)格成蛋白飼料添加劑和蟲油(月桂酸)，前景廣闊。其中第三個(gè)用途面對飼料工業(yè)的B2B市場，潛力最大，配方最合理，也最符合工業(yè)化大生產(chǎn)的需要，產(chǎn)品易于儲存和運(yùn)輸，也可以一年四季收購，有利于穩(wěn)定生產(chǎn)計(jì)劃，精益優(yōu)化。一年四季維持黑水虻的生產(chǎn)，不僅僅是取得持久經(jīng)濟(jì)效益的手段，而且更重要的是確保有機(jī)質(zhì)被黑水虻降解掉，完成無害化、減量化的初始目標(biāo)。

　　3養(yǎng)黑水虻環(huán)境條件及冷熱濕負(fù)荷分析

　　在中國絕大多數(shù)領(lǐng)土，四季分明，而黑水虻適合的生養(yǎng)溫度在20~30°C，相對濕度在50%左右，因此規(guī)劃在四季的除濕方式有(以125噸/天餐廚垃圾計(jì)算)：這里重點(diǎn)測算冬天和夏天兩種特殊工況，如果日處理125噸餐廚垃圾處理量，可以產(chǎn)生43.74噸/天含水率85%的有機(jī)細(xì)渣，而產(chǎn)出8.748噸鮮蟲(含水70%)和8.748噸蟲糞(含水50%)，可見養(yǎng)殖車間需要除濕量在1.11m3/h。在夏天以降溫除濕的方法，標(biāo)態(tài)下，考慮水的汽化潛熱在534KCal/kg，每小時(shí)除濕1噸需要2236MJ/h(621kW)制冷量，專業(yè)廠商實(shí)際測算，考慮效率損失，大約需要配備1163kW制冷量的主機(jī)。

　　在冬季實(shí)施簡單的升溫除濕方法，標(biāo)態(tài)下，空氣定壓比熱容為1.004kJ/(kg⋅K)，考慮空氣的密度：1.293g/L(在0℃及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)，空氣定壓比熱容1.298kJ/(m3⋅K)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)陽光干化棚的體積是約7000立方米=87*(13*5+13*2.5/2)，從零度升溫30度所需熱量為275MJ約100kg蒸汽，而其服務(wù)的養(yǎng)殖盒產(chǎn)量為8748kg/d，配套日處理餐廚垃圾規(guī)模125噸/日，產(chǎn)沼氣100Nm3/h，蒸汽約800kg/h，也就是說最多可以做到8次/h的換風(fēng)量(56000m3/h)。還可以通過氣氣換熱(GGH)來減少能量流失。

　　這是一個(gè)完美的匹配工藝參數(shù)。利用餐廚垃圾處理廠厭氧產(chǎn)生沼氣的能源，進(jìn)行冬季升溫、夏季降溫的除濕方式，不僅能穩(wěn)定生產(chǎn)，而且能通過人工除濕提高處理渣料含水率，這對污水處理和提高黑水虻產(chǎn)量都有相當(dāng)?shù)膸椭�。養(yǎng)黑水虻需要的溫度和濕度系統(tǒng)分析如下：(1)整個(gè)養(yǎng)殖間需要良好的通風(fēng)進(jìn)行濕度控制，適宜的濕度范圍在60%以下，以保證收獲時(shí)蟲糞干度保持在55%以上。(2)采用沼氣做為能源集中進(jìn)行溫度控制，以滿足養(yǎng)殖的最佳條件，適宜的溫度范圍控制在20~35°C。

　　4除濕方面分析

　　關(guān)于除濕方面(濕負(fù)荷超大)，可采用德國memsys膜分離系統(tǒng)的高效節(jié)能除濕黑科技，比傳統(tǒng)的升降溫除濕和轉(zhuǎn)輪除濕節(jié)能90%。膜式除濕器由德國memsys公司于2008年研制成功并投入使用，在歐洲、北美、東南亞、中國香港等地?fù)碛写罅康目蛻艉烷L期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。膜式除濕器工作原理為：采用高分子半透膜(氣體分子能通過，液體分子不能通過)，膜一側(cè)為吸水型液體，膜另一側(cè)為空氣�？諝饨佑|到膜時(shí)，其中的水分被吸附，而實(shí)現(xiàn)除濕。

　　與傳統(tǒng)的降溫除濕和轉(zhuǎn)輪除濕相比，膜式除濕器具有造價(jià)較低、能耗低(再生器只需70℃的溫度，除濕無溫度變化)、安裝靈活(除濕器和再生器可分開安裝，不受空間限制)、除濕能力強(qiáng)、除濕效率高、濕度控制精確等優(yōu)點(diǎn)。另外可以用液體除濕器輔助除濕，但要做好防腐，液體吸濕劑有強(qiáng)烈的腐蝕性。如果空調(diào)養(yǎng)黑水虻技術(shù)在廚余垃圾處理中得以實(shí)施，能大大優(yōu)化生產(chǎn)效能，提高經(jīng)濟(jì)效益，并優(yōu)化現(xiàn)場工作環(huán)境，獲得很大的社會與環(huán)境效益。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：許耘凡，盧勇

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