3月1日，2024(第十一屆)廚余垃圾資源化利用論壇上北京工商大學王攀教授受邀分享“廚余垃圾高值安全利用技術”。王教授針對強化廚余垃圾厭氧發酵產甲烷、廚余垃圾飼養黑水虻、廚余垃圾廢液生產液態菌肥等方面做了詳細的分享。

 

　　廚余垃圾高值安全利用技術
 

　　強化廚余垃圾厭氧發酵產甲烷技術
 

　　納米零價鐵對餐廚垃圾高溫和中溫厭氧消化過程的影響？添加納米零價鐵(nZVI)對厭氧發酵甲烷產量有促進作用，高溫增加了27% (2 g nZVI/L)，中溫增加了63%(5 g nZVI/L)；納米零價鐵(nZVI)可以抑制厭氧過程中的過度酸化；丁酸和乙酸是VFAs的主要成分；納米零價鐵(nZVI)的加入促進了有機物向VFA和甲烷的轉化。
 

　　生物炭負載納米零價鐵對厭氧發酵的促進作用如何？生物炭具有孔隙率高、表面積大、功能基團多等優點，同時具有導電性。納米零價鐵具有低毒性，更大的表面積和體積比，并具有導電性，但易團聚。p生物炭負載納米零價鐵作為一種復合材料，解決了納米零價鐵易團聚的問題，生物炭負載納米零價鐵具有磁性，可回收利用降低生物炭添加成本。
 

　　生物炭的性質和功能在很大程度上取決于原料類型和熱解過程。甘蔗皮生物炭表面炭孔相對規則、完整，微生物可附著面積大。添加甘蔗皮生物炭對于廚余垃圾干式厭氧產甲烷具有明顯促進作用，其次是玉米秸稈生物炭和花生藤蔓生物炭，發酵沼渣對于發酵的促進作用不顯著。
 

　　中溫：提高累計甲烷產量；提高溶解性有機物降解；降低揮發性脂肪酸濃度和氨氮濃度。
 

　　高溫：提高累計甲烷產量，提高溶解性有機物濃度，降低揮發性脂肪酸濃度，降低含氮有機物的降解。
 

　　廚余垃圾飼養黑水虻現廚余垃圾固形物的高值化利用
 

　　如何提高黑水虻幼蟲產量，優化營養組分產率與純度？蟲卵添加量優化。首先優化了蟲卵投加量，分別設置了0.04g/ kg、0.05g/kg、0.06g/kg、0.075g/kg四個實驗組。結果發現蟲卵添加量在0.05g/kg時，廚余減量和蟲體生長最佳。
 

　　廚余垃圾發酵時長優化。在最佳卵投加量的基礎，優化了廚余垃圾預發酵時長，在預發酵時長為2天時，飼養黑水虻幼蟲的餐廚減量化最好，為77.18%，鮮蟲產量692.2g，比對照組重43.87%。因此，我們確定了蟲卵添加量在0.05g/kg，廚余垃圾預發酵兩天進行后續研究。
 

　　廚余垃圾益生菌預發酵
 

　　●20只蟲重：預發酵2天>飼喂時加菌>預發酵1天>滅菌組>對照組>預發酵3天。
 

　　●體重增加：預發酵3天>預發酵1天>預發酵2天>飼喂時加菌>滅菌組>對照組。
 

　　●鮮蟲產量：預發酵3天(423.7g)；預發酵1天(385.4g)。
 

　　●幼蟲生物轉化階段的溫室氣體排放對黑水虻幼蟲處理的全球變暖潛能值(GWP)總得分的貢獻為24.2%(Kofi Armah et al.，2022)，這可能會影響黑水虻飼養的整體環境性。
 

　　●乳酸菌：降低飼料pH值，降低NH3排放
 

　　●酵母菌：減少溫室氣體排放
 

　　昆蟲蛋白質酶解條件優化研究
 

　　黑水虻幼蟲富含高蛋白以及礦物質元素和維生素，其氨基酸組成與大多數動物飼料蛋白相似，被認為是替代動物飼料蛋白的主要來源，有巨大的應用前景[16]。目前，黑水虻幼蟲作為魚飼料應用特別廣泛，例如大西洋鮭魚[17]，虹鱒魚[18-20]等。利用50%黑水虻幼蟲蟲粉代替魚飼料蛋白與其他營養物質混合飼養歐洲鱸魚對鱸魚的生長沒有抑制作用，并且可以增強鱸魚的抗氧化能力以及免疫反應。有研究使用酶解技術開發酶解黑水虻酶解漿料代替飼料蛋白，酶解蛋白質具有生物活性肽，使動物更好吸收和利用，且酶解法符合安全要求，實驗條件溫和，提取的蛋白質和氨基酸具有更多的功能特性，如抗菌、抗氧化、免疫調節功能。
 

　　超濾法分離純化活性肽
 

　　隨著分子量的減小，其抗氧化活性增加(實驗濃度1mg/ml)。<3KDa的分子量大小的蛋白肽表現出最大的抗氧化活性，說明多肽分子量越小其抗氧化活性越高。
 

　　Sephadex-G25凝膠分離純化活性肽
 

　　將超濾后樣品<3KDa的組分冷凍干燥，凝膠純化以后檢測其抗氧化性。B組分的抗氧化性隨著肽濃度的升高逐漸增強，且均高于A組分，說明在90-100min內凝膠收集的肽具有較強的抗氧化作用。
 

　　廚余垃圾廢液生產液態菌肥技術實現廢液的資源化利用
 

　　廚余垃圾廢液生產液態菌肥
 

　　●篩選了解磷、固氮菌，巨大芽孢桿菌和圓褐固氮菌，研發了復合菌肥配方和生產工藝。
 

　　●現實工業規模生產中，受到各種外在條件的影響，進行了實際生產情況下接觸空氣培養的實驗；
 

　　●實際工廠環境條件下，室溫15℃儲存，培養至第90天后有效菌落數可以達到2×108 cfu/ml，雜菌率均低于10%，達到了GB 20287-2006《農用微生物菌劑》標準。
 

　　廚余垃圾廢液液態菌肥施用技術
 

　　施用液態菌肥對土壤理化性質的影響——速效N、總N、速效P、總P均為上升趨勢。
 

　　沼液處理
 

　　響應面優化絮凝效果，設計響應面實驗，優化絮凝劑1和2的配比和添加量。
 

　　脫水預處理之后的三維熒光腐殖酸類物質，三維熒光顯示出了絮凝劑可以去除芳香族、蛋白類物質、黃腐酸類物質和腐殖酸類物質，EEM光譜可分為五個區域。區域I和區域II的熒光峰(Ex<250nm，Em<380nm)與簡單的芳香族蛋白質有關。區域III的熒光峰(Ex<250nm)與富里酸物質有關。區域IV的熒光峰(Ex<340nm，Em<380nm)與可溶性微生物副產物(如色氨酸)有關。第五區域的熒光峰(Ex>250nm，Em>380nm)與腐殖酸物質有關。
 

　　原標題：【精彩發言回顧】王攀女士—廚余垃圾高值安全利用技術