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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(xué)王攀教授受邀分享“廚余垃圾高值安全利用技術(shù)”。王教授針對(duì)強(qiáng)化廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷、廚余垃圾飼養(yǎng)黑水虻、廚余垃圾廢液生產(chǎn)液態(tài)菌肥等方面做了詳細(xì)的分享。
廚余垃圾高值安全利用技術(shù)
強(qiáng)化廚余垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷技術(shù)
納米零價(jià)鐵對(duì)餐廚垃圾高溫和中溫厭氧消化過(guò)程的影響？添加納米零價(jià)鐵(nZVI)對(duì)厭氧發(fā)酵甲烷產(chǎn)量有促進(jìn)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(jià)鐵(nZVI)可以抑制厭氧過(guò)程中的過(guò)度酸化；丁酸和乙酸是VFAs的主要成分；納米零價(jià)鐵(nZVI)的加入促進(jìn)了有機(jī)物向VFA和甲烷的轉(zhuǎn)化。
生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵對(duì)厭氧發(fā)酵的促進(jìn)作用如何？生物炭具有孔隙率高、表面積大、功能基團(tuán)多等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有導(dǎo)電性。納米零價(jià)鐵具有低毒性，更大的表面積和體積比，并具有導(dǎo)電性，但易團(tuán)聚。p生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵作為一種復(fù)合材料，解決了納米零價(jià)鐵易團(tuán)聚的問(wèn)題，生物炭負(fù)載納米零價(jià)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(zhì)和功能在很大程度上取決于原料類(lèi)型和熱解過(guò)程。甘蔗皮生物炭表面炭孔相對(duì)規(guī)則、完整，微生物可附著面積大。添加甘蔗皮生物炭對(duì)于廚余垃圾干式厭氧產(chǎn)甲烷具有明顯促進(jìn)作用，其次是玉米秸稈生物炭和花生藤蔓生物炭，發(fā)酵沼渣對(duì)于發(fā)酵的促進(jìn)作用不顯著。
中溫：提高累計(jì)甲烷產(chǎn)量；提高溶解性有機(jī)物降解；降低揮發(fā)性脂肪酸濃度和氨氮濃度。
高溫：提高累計(jì)甲烷產(chǎn)量，提高溶解性有機(jī)物濃度，降低揮發(fā)性脂肪酸濃度，降低含氮有機(jī)物的降解。
廚余垃圾飼養(yǎng)黑水虻現(xiàn)廚余垃圾固形物的高值化利用
如何提高黑水虻幼蟲(chóng)產(chǎn)量，優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)組分產(chǎn)率與純度？蟲(chóng)卵添加量?jī)?yōu)化。首先優(yōu)化了蟲(chóng)卵投加量，分別設(shè)置了0.04g/ kg、0.05g/kg、0.06g/kg、0.075g/kg四個(gè)實(shí)驗(yàn)組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)卵添加量在0.05g/kg時(shí)，廚余減量和蟲(chóng)體生長(zhǎng)最佳。
廚余垃圾發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化。在最佳卵投加量的基礎(chǔ)，優(yōu)化了廚余垃圾預(yù)發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)，在預(yù)發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為2天時(shí)，飼養(yǎng)黑水虻幼蟲(chóng)的餐廚減量化最好，為77.18%，鮮蟲(chóng)產(chǎn)量692.2g，比對(duì)照組重43.87%。因此，我們確定了蟲(chóng)卵添加量在0.05g/kg，廚余垃圾預(yù)發(fā)酵兩天進(jìn)行后續(xù)研究。
廚余垃圾益生菌預(yù)發(fā)酵
●20只蟲(chóng)重：預(yù)發(fā)酵2天>飼喂時(shí)加菌>預(yù)發(fā)酵1天>滅菌組>對(duì)照組>預(yù)發(fā)酵3天。
●體重增加：預(yù)發(fā)酵3天>預(yù)發(fā)酵1天>預(yù)發(fā)酵2天>飼喂時(shí)加菌>滅菌組>對(duì)照組。
●鮮蟲(chóng)產(chǎn)量：預(yù)發(fā)酵3天(423.7g)；預(yù)發(fā)酵1天(385.4g)。
●幼蟲(chóng)生物轉(zhuǎn)化階段的溫室氣體排放對(duì)黑水虻幼蟲(chóng)處理的全球變暖潛能值(GWP)總得分的貢獻(xiàn)為24.2%(Kofi Armah et al.，2022)，這可能會(huì)影響黑水虻飼養(yǎng)的整體環(huán)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(chóng)蛋白質(zhì)酶解條件優(yōu)化研究
黑水虻幼蟲(chóng)富含高蛋白以及礦物質(zhì)元素和維生素，其氨基酸組成與大多數(shù)動(dòng)物飼料蛋白相似，被認(rèn)為是替代動(dòng)物飼料蛋白的主要來(lái)源，有巨大的應(yīng)用前景[16]。目前，黑水虻幼蟲(chóng)作為魚(yú)飼料應(yīng)用特別廣泛，例如大西洋鮭魚(yú)[17]，虹鱒魚(yú)[18-20]等。利用50%黑水虻幼蟲(chóng)蟲(chóng)粉代替魚(yú)飼料蛋白與其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)混合飼養(yǎng)歐洲鱸魚(yú)對(duì)鱸魚(yú)的生長(zhǎng)沒(méi)有抑制作用，并且可以增強(qiáng)鱸魚(yú)的抗氧化能力以及免疫反應(yīng)。有研究使用酶解技術(shù)開(kāi)發(fā)酶解黑水虻酶解漿料代替飼料蛋白，酶解蛋白質(zhì)具有生物活性肽，使動(dòng)物更好吸收和利用，且酶解法符合安全要求，實(shí)驗(yàn)條件溫和，提取的蛋白質(zhì)和氨基酸具有更多的功能特性，如抗菌、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)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(shí)驗(yàn)濃度1mg/ml)。<3KDa的分子量大小的蛋白肽表現(xiàn)出最大的抗氧化活性，說(shuō)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(cè)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(qiáng)，且均高于A組分，說(shuō)明在90-100min內(nèi)凝膠收集的肽具有較強(qiáng)的抗氧化作用。
廚余垃圾廢液生產(chǎn)液態(tài)菌肥技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢液的資源化利用
廚余垃圾廢液生產(chǎn)液態(tài)菌肥
●篩選了解磷、固氮菌，巨大芽孢桿菌和圓褐固氮菌，研發(fā)了復(fù)合菌肥配方和生產(chǎn)工藝。
●現(xiàn)實(shí)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中，受到各種外在條件的影響，進(jìn)行了實(shí)際生產(chǎn)情況下接觸空氣培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)；
●實(shí)際工廠(chǎng)環(huán)境條件下，室溫15℃儲(chǔ)存，培養(yǎng)至第90天后有效菌落數(shù)可以達(dá)到2×108 cfu/ml，雜菌率均低于10%，達(dá)到了GB 20287-2006《農(nóng)用微生物菌劑》標(biāo)準(zhǔn)。
廚余垃圾廢液液態(tài)菌肥施用技術(shù)
施用液態(tài)菌肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響——速效N、總N、速效P、總P均為上升趨勢(shì)。
沼液處理
響應(yīng)面優(yōu)化絮凝效果，設(shè)計(jì)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化絮凝劑1和2的配比和添加量。
脫水預(yù)處理之后的三維熒光腐殖酸類(lèi)物質(zhì)，三維熒光顯示出了絮凝劑可以去除芳香族、蛋白類(lèi)物質(zhì)、黃腐酸類(lèi)物質(zhì)和腐殖酸類(lèi)物質(zhì)，EEM光譜可分為五個(gè)區(qū)域。區(qū)域I和區(qū)域II的熒光峰(Ex<250nm，Em<380nm)與簡(jiǎn)單的芳香族蛋白質(zhì)有關(guān)。區(qū)域III的熒光峰(Ex<250nm)與富里酸物質(zhì)有關(guān)。區(qū)域IV的熒光峰(Ex<340nm，Em<380nm)與可溶性微生物副產(chǎn)物(如色氨酸)有關(guān)。第五區(qū)域的熒光峰(Ex>250nm，Em>380nm)與腐殖酸物質(zhì)有關(guān)。
原標(biāo)題：【精彩發(fā)言回顧】王攀女士—廚余垃圾高值安全利用技術(shù)
