專利名稱：一種用昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻，使藍(lán)藻的得到完全資源化利用的方 法，屬于資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)廢水和生活污水的排放，還有一些農(nóng)業(yè)活動(dòng)(如大量施肥)，導(dǎo)致大量的 營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入湖泊，導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，從而誘發(fā)藍(lán)藻大面積暴發(fā)性繁殖(水華 現(xiàn)象)。藍(lán)藻水華會(huì)使水色和透明度等感官性惡化，在藍(lán)藻繁殖時(shí)會(huì)散發(fā)腥臭味，死亡腐爛 時(shí)還會(huì)散發(fā)惡臭。藍(lán)藻大量繁殖及死亡藻類的分解，還會(huì)消耗水中大量氧氣，致使水體缺氧 甚至無(wú)氧狀態(tài)，導(dǎo)致水生群落中的物種死亡或消逝，生物多樣性急劇降低，水體功能退化。 再者藍(lán)藻中的一些種類能產(chǎn)生藻毒素危害健康。藍(lán)藻暴發(fā)后，直接清除水體中藍(lán)藻，并移出水體，即打撈藍(lán)藻法，被公認(rèn)為目前非 常有效的一種方法。無(wú)錫市和昆明市地方政府已將太湖和滇池的藍(lán)藻打撈由應(yīng)對(duì)供水危機(jī) 的應(yīng)急措施變?yōu)橹卫砗吹拈L(zhǎng)期措施，購(gòu)買了大量的打撈清除設(shè)備和專業(yè)藍(lán)藻打撈隊(duì)伍， 實(shí)行定點(diǎn)打撈。2007年無(wú)錫市打撈出藍(lán)藻漿液20萬(wàn)M3，2008年達(dá)到50萬(wàn)M3。由于藍(lán)藻 干物質(zhì)含N，P分別為7 10%和0. 7-0. 8%左右，僅以2008年為例，藍(lán)藻打撈可帶出500 噸N和40噸P，因此打撈更多的藍(lán)藻有利于降低湖泊水體中N，P含量。今后，打撈量還會(huì) 大大增加。但由于打撈出來(lái)的藍(lán)藻為液態(tài)，無(wú)法采用常規(guī)的掩埋等措施，因而大多打撈后的 藍(lán)藻被倒在山溝或湖邊洼地。藍(lán)藻腐爛后產(chǎn)生讓人惡心的臭味，散發(fā)在空氣中，嚴(yán)重影響 了環(huán)境質(zhì)量，另不加處理腐爛的藍(lán)藻由于雨水沖刷作用，可能會(huì)再次流入湖泊，造成二次污 染。為縮減打撈上來(lái)的藍(lán)藻水的體積，以減少占地面積和有利于后面的藍(lán)藻利用，藍(lán)藻脫水 是重要的處理措施。資料顯示，2008年無(wú)錫市已采用藻水分離技術(shù)進(jìn)行藍(lán)藻脫水，在太湖 邊建設(shè)了錦園藻水分離站，日處理打撈的藻水5000噸。脫水后藍(lán)藻(也稱為藻泥)含水率 為85%-90%不等。目前僅無(wú)錫市就建設(shè)有8座固定式藻水分離站。藍(lán)藻含蛋白質(zhì)高達(dá) 40% _60%，是一個(gè)值得利用的資源。然而，無(wú)論是打撈上來(lái)的藍(lán)藻漿液還是脫水后的藍(lán)藻 泥，若不采取措施資源化利用和安全處置，則會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)腐敗產(chǎn)生惡臭，污染周圍空氣和 水體等不良后果，而有用的資源化也白白浪費(fèi)了。目前資源化利用途徑有如下幾種方法(1)好氧堆肥發(fā)酵后制作有機(jī)肥料方法是將藍(lán)藻泥與鋸末屑或粉碎的秸稈或其他纖維素含量高的物料等混合，調(diào)節(jié) 水分到65% 70%左右，然后通過(guò)通風(fēng)，使堆肥原料高溫發(fā)酵。溫度可達(dá)到55 65°C，堆 肥時(shí)間30 60天。通過(guò)堆肥處理可使藍(lán)藻無(wú)臭，不再腐敗，可作為植物的有機(jī)肥料，堆肥 過(guò)程還可降解藻毒素。例如，孫世中等(2008)用藍(lán)藻與廢棄的煙葉混合堆肥，然后成功制 成有機(jī)肥。據(jù)汪之和等(2003)的報(bào)道，1992年，日本的脫水藍(lán)藻就已全部實(shí)現(xiàn)肥料化，年產(chǎn) 量120 180t。這種肥料應(yīng)用效果好。(2)沼氣發(fā)酵產(chǎn)沼氣沒有脫水的藍(lán)藻漿液可直接來(lái)產(chǎn)沼氣。董詩(shī)旭等(2006)發(fā)
3現(xiàn)，在20. 2°C左右，1克干物質(zhì)的新鮮藍(lán)藻的可產(chǎn)生487.3ml沼氣。翟志軍等(2008)報(bào)道， 5000t (干藻量)產(chǎn)生180多萬(wàn)m3沼氣，沼氣中甲烷含量為64. 91%。無(wú)錫還在太湖邊上建 立了 IOOOM3的發(fā)酵罐，沼氣發(fā)電，沼液沼渣做肥料使用。(3)提取有用物質(zhì)包括提取各種色素、提取藻膽蛋白、胞外多糖、具有抗菌和有抗病毒活性的生理活 性物質(zhì)等等。然而無(wú)論是打撈上來(lái)的藍(lán)藻濃縮液還是脫水后的藍(lán)藻泥水分仍很高，外觀呈粘稠 的泥漿狀，高的水分含量對(duì)上述幾種利用途徑都有很大的不良影響。例如，藍(lán)藻進(jìn)行高溫 堆肥時(shí)，要加非常多的其他干的輔料(如鋸木屑、粉碎的秸稈、菇渣等)來(lái)調(diào)節(jié)水分，平均1 份體積的藍(lán)藻泥至少要加3份體積的輔料，體積變得更大。而且要堆肥很長(zhǎng)時(shí)間，一般要 30-60天，才能完成，這樣臭味的影響時(shí)間就相對(duì)較長(zhǎng)，污染空氣。而且會(huì)占很多地，同時(shí)又 要尋找很多的其他干的物料。又因?yàn)榧恿撕芏嗾{(diào)節(jié)水分的材料，主要是一些氮磷養(yǎng)分含量 低，纖維素等含量高的木屑、秸稈、菇渣等等，使本來(lái)蛋白質(zhì)，氮磷等含量很高的藍(lán)藻經(jīng)過(guò)這 樣的堆肥后的產(chǎn)品質(zhì)量變差。這種處理不僅成本很高，而且效率也不盡如人意。藍(lán)藻沼氣發(fā)酵投資較大，技術(shù)要求高。由于藍(lán)藻水分高，未經(jīng)過(guò)脫水的藍(lán)藻水分在 99%以上，就需要很多很大的發(fā)酵罐，運(yùn)行成本就很高。還有一個(gè)問(wèn)題就是，藍(lán)藻的出現(xiàn)是 有季節(jié)性的，主要集中在溫度高的6-8月份。早春、秋、冬季就沒有大量的藍(lán)藻，沼氣發(fā)酵設(shè) 施就會(huì)空置了，很浪費(fèi)。從藍(lán)藻中提取有用物質(zhì)，但藍(lán)藻必須先干化，而藍(lán)藻干化成本很高，需要很多熱量 才能烘干。提取有用物質(zhì)實(shí)際運(yùn)行上還存在困難。綜上所述，上述這些方法在推廣應(yīng)用方面仍存在困難。蒼蠅是一種繁殖能力驚人的昆蟲，它的幼蟲(蠅蛆)蛋白質(zhì)含量高達(dá)60%以上，且 氨基酸含量比魚粉還高，是不可多得的動(dòng)物蛋白資源，也是一種重要的藥用資源，因?yàn)樗w 內(nèi)含有豐富的抗菌肽等物質(zhì)。蠅蛆嗜愛在腐敗的動(dòng)植物中生活，蠅蛆處理后這些腐敗物質(zhì) 就再也沒有臭味也不再滋生蒼蠅、也不引起霉變，如同蚯蚓糞一樣。因此，采用蠅蛆來(lái)處理 廢物就很有可行性。申請(qǐng)?zhí)枮?00610132365. 5 (—種生物肥料的制備方法)的專利介紹了 用家蠅幼蟲和益生菌處理麩皮制備有機(jī)肥料的方法，在收獲蠅蛆之后，繼續(xù)對(duì)培養(yǎng)基殘料 進(jìn)行發(fā)酵處理而制備有機(jī)肥。但麩皮價(jià)格高(大約1500元/噸)，因此生產(chǎn)成本也較高。 專利號(hào)為ZL00136355. 7(家蠅幼蟲生態(tài)處理豬糞制造有機(jī)肥料的方法)的專利介紹了一種 新鮮豬糞養(yǎng)殖蠅蛆后作為有機(jī)肥料的方法，蒼蠅卵豬糞上孵化并生長(zhǎng)成成熟的蠅蛆只需要 3-5天，收獲蠅蛆后殘余物作為有機(jī)肥料。專利號(hào)為ZL02137815. 0 (工業(yè)化處理有機(jī)垃圾、 養(yǎng)殖蠅蛆和蚯蚓的方法)的專利則介紹了將垃圾分揀后將有機(jī)垃圾壓榨，固體部分粉碎， 厭氧發(fā)酵，然后養(yǎng)殖蠅蛆，收獲蠅蛆蛋白后殘料做有機(jī)肥料。然而，盡管藍(lán)藻的蛋白質(zhì)含量 比豬糞、有機(jī)垃圾等要高得多，但這些藍(lán)藻蛋白卻很難被蠅蛆直接利用，因此迄今，都沒有 任何專利涉及到用蠅蛆方法處理藍(lán)藻的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種用蒼蠅幼蟲(蠅蛆)處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法。該方法克服了以往利用高溫堆肥、沼氣發(fā)酵處理藍(lán)藻的不足，如效率低、時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量較差、占 地、投資與運(yùn)行成本高而經(jīng)濟(jì)效益低等。采用蠅蛆處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻，可在很短時(shí)間內(nèi)(3-5 天)，將藍(lán)藻蛋白轉(zhuǎn)化為蠅蛆動(dòng)物蛋白，而殘料結(jié)構(gòu)疏松、無(wú)臭、富含養(yǎng)分、水分含量大幅降 低，可直接作為生物有機(jī)肥料。因此達(dá)到既處理了藍(lán)藻，又產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益的效果。技術(shù)方案用蒼蠅幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻，其特征包括如下步驟1、藍(lán)藻培養(yǎng)料的準(zhǔn)備取打撈的藍(lán)藻漿液或脫水后的藍(lán)藻泥，先水熱處理(120-200°C，1.0-1.5MPa)30 分鐘，以破壞藍(lán)藻細(xì)胞。然后按其重量添加少量麩皮(10% -30% )，接種5%左右的發(fā)酵菌 液(主要為纖維素分解菌、蛋白質(zhì)降解菌，酵母菌)，自然發(fā)酵2天。2、蒼蠅卵的準(zhǔn)備從種蠅養(yǎng)殖籠中取純的家蠅卵或大頭金蠅卵，用來(lái)孵化幼蟲(蠅蛆)。蒼蠅卵外觀 呈乳白色，香蕉形或橢圓形，長(zhǎng)約1毫米。1克卵有15800只。它在高濕廢物甚至在稀糞水 中也能生長(zhǎng)。3、藍(lán)藻培養(yǎng)料培育蠅蛆將制備好的藍(lán)藻培養(yǎng)料均勻放置到四周有一凹槽的培養(yǎng)盤中，厚度5-lOcm。按每 公斤料接種0.3克卵(相當(dāng)于4000-5000個(gè)卵/kg料)的標(biāo)準(zhǔn)，稱取一定量的蒼蠅卵，然后 在培養(yǎng)料表面按每平方米小心地點(diǎn)播3-5處，再用培養(yǎng)料稍微覆蓋。將培養(yǎng)盤放置到通氣 良好、光線較弱的房間里。室溫為20-35°C，相對(duì)濕度為60% -80%，培育3_5天。4、蠅蛆與培養(yǎng)殘料的分離與收集在培養(yǎng)蠅蛆到第4天時(shí)，蠅蛆成熟，呈淺黃色，它不再采食，會(huì)自動(dòng)爬出物料到培 養(yǎng)盤的凹槽中化蛹，這時(shí)從培養(yǎng)盤周圍凹槽中收集新鮮蠅蛆，這時(shí)蛆料分離率大約為85%。 也可采用主動(dòng)分離方法來(lái)收集蠅蛆和培養(yǎng)殘料，方法是利用蠅蛆怕光的特點(diǎn)，用小刷子輕 輕刷掉和取出上面一層培養(yǎng)殘料，露出的蠅蛆于是很快再向無(wú)光照的下層物料中鉆，然后 再用刷子輕輕刷掉和取出上面一層無(wú)蛆的培養(yǎng)殘料，如此反復(fù)進(jìn)行，直到蠅蛆全部聚集在 底部，然后全部收集，稱量測(cè)量等。蠅蛆收獲后可直接作為蛋白飼料，也可用來(lái)提煉藥用物質(zhì)，如蠅蛆油，幾丁質(zhì)，抗 菌肽等。殘料收集后風(fēng)干作為生物有機(jī)肥料。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有的藍(lán)藻處理技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)高濕有惡臭的藍(lán)藻泥經(jīng)預(yù)處理后可直接或僅添加少量麩皮(占10-30% )就 可直接作為蠅蛆的飼料，接種蒼蠅卵或孵化出的幼蟲后只需要3-5天的處理時(shí)間，便可收 獲成熟新鮮蠅蛆。此時(shí)藍(lán)藻培養(yǎng)殘料則完全變成無(wú)臭，蓬松的的殘?jiān)芍苯幼鳛橛袡C(jī)肥 料。因此，與堆肥或沼氣發(fā)酵相比，處理時(shí)間短，效率更高。(2)收獲的蠅蛆是優(yōu)良的動(dòng)物蛋白。蠅蛆干粉粗蛋白含量高達(dá)60%左右，與進(jìn)口 魚粉相當(dāng)，但每種氨基酸含量均高于魚粉，必須氨基酸的總量是魚粉的2. 3倍，是重要的蛋 白飼料，平均每4-7噸藍(lán)藻培養(yǎng)料可產(chǎn)1噸新鮮蠅蛆。(3)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益明顯。在很短的時(shí)間內(nèi)，可使藍(lán)藻泥廢物減量30-40%，而且 培養(yǎng)后廢料無(wú)臭，疏松，水分含量大幅度降低，可作為肥料使用。蠅蛆與培養(yǎng)后的殘料可一起作為動(dòng)物蛋白飼料，也可收獲純蠅蛆。在取得經(jīng)濟(jì)效益時(shí)候還徹底解決了藍(lán)藻的出路問(wèn) 題。
具體實(shí)施例方式以下敘述本發(fā)明的實(shí)施例。1、藍(lán)藻培養(yǎng)料的準(zhǔn)備取30kg藍(lán)藻泥，先水熱處理(121°C和1. 2MPa)30分鐘，以破壞藍(lán)藻細(xì)胞。冷卻后， 按其重量添加20%麩皮，混勻。然后接種5%左右的混合發(fā)酵菌液，自然發(fā)酵2天。2、蒼蠅卵的準(zhǔn)備從種蠅養(yǎng)殖籠中取IOg左右純的大頭金蠅卵，用來(lái)孵化幼蟲(蠅蛆)。3、藍(lán)藻培養(yǎng)料培育蠅蛆將制備好的藍(lán)藻培養(yǎng)料均勻放置到2個(gè)四周有一凹槽的培養(yǎng)盤中，盤的長(zhǎng)度 70cm,寬50cm，深8cm，培養(yǎng)料裝入厚度5cm。按每公斤料接種0. 3克卵(相當(dāng)于4000-5000 個(gè)卵/kg料)的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)盤稱取5g蒼蠅卵，然后在培養(yǎng)料表面點(diǎn)播4點(diǎn)，每點(diǎn)數(shù)量大致系 統(tǒng)，再用培養(yǎng)料稍微覆蓋。將培養(yǎng)盤放置到通氣良好、光線較弱的房間里。室溫為24°C，相 對(duì)濕度為70%左右。在培養(yǎng)過(guò)程中測(cè)定每盆培養(yǎng)料的溫度，并觀察外觀變化。4、蠅蛆與培養(yǎng)殘料的分離與收集利用蠅蛆怕光的特點(diǎn)，用小刷子輕輕刷掉和取出上面一層培養(yǎng)殘料，露出的蠅蛆 于是很快再向無(wú)光照的下層物料中鉆，然后再用刷子輕輕刷掉和取出上面一層無(wú)蛆的培養(yǎng) 殘料，如此反復(fù)進(jìn)行，直到蠅蛆全部聚集在底部，然后全部收集，稱量測(cè)量等。5、測(cè)定項(xiàng)目與指標(biāo)(1)培養(yǎng)盤中蠅蛆重量、數(shù)量、成活比例等的測(cè)定將每個(gè)培養(yǎng)盤中所有蠅蛆收集到玻璃培養(yǎng)皿中，用電子秤稱取新鮮蠅蛆的重量， 用計(jì)數(shù)器對(duì)蠅蛆個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，然后計(jì)算平均每個(gè)蠅蛆的重量。根據(jù)卵的個(gè)數(shù)和最后獲得的成 熟蠅蛆的數(shù)量計(jì)算成活率、每盤培養(yǎng)料單位重量產(chǎn)出的蠅蛆的重量等等。每盆任意取20只 蠅蛆，用80°C的熱水殺死，然后用刻度直尺量它的體長(zhǎng)。(2)培養(yǎng)料和蠅蛆水分含量測(cè)定在烘箱中用烘干法測(cè)定水分。方法是，稱一定重量的培養(yǎng)料(試驗(yàn)前和試驗(yàn)后) 或者蠅蛆放到玻璃培養(yǎng)皿中，放到烘箱中在105°C下烘干，用電子秤稱烘干前和烘干后水分 損失量，然后計(jì)算含水率。(3)溫度測(cè)定在蠅蛆生長(zhǎng)過(guò)程中，用溫度計(jì)每天測(cè)定培養(yǎng)料的溫度，并做記錄。(4)培養(yǎng)料和蠅蛆的養(yǎng)分測(cè)定培養(yǎng)料主要測(cè)定處理前后有機(jī)質(zhì)，氮素全量，和有效氮含量；蠅蛆主要測(cè)定粗蛋白 質(zhì)含量，通過(guò)測(cè)定全氮再換算成粗蛋白含量。6、主要結(jié)果在藍(lán)藻培養(yǎng)料中接種蠅蛆卵后，第4天收獲蠅蛆，獲得2. 54kg新鮮蠅蛆，平均個(gè)重 13mg，長(zhǎng)度11mm，蠅蛆水分含量75%，蛋白質(zhì)含量62% (干物質(zhì)計(jì))。處理后殘料重22kg， 總重減少41%，有機(jī)質(zhì)含量74. 8% (干物質(zhì)計(jì))，總氮3. 72% (干物質(zhì)計(jì))，外觀呈黑褐色，
6無(wú)臭，質(zhì)地疏松。
權(quán)利要求
一種昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，其特征在于包括以下步驟(1)藍(lán)藻先經(jīng)水熱處理預(yù)處理；(2)將預(yù)處理后的藍(lán)藻與少量麩皮混合發(fā)酵2天，制備成昆蟲幼蟲培養(yǎng)料；(3)將昆蟲卵按一定比例加到培養(yǎng)料的表層中，在光線較弱的房間內(nèi)，于20 35℃下，培養(yǎng)3 5天；(4)幼蟲成熟后，收獲并與培養(yǎng)殘料分離，培養(yǎng)殘料風(fēng)干后作為生物有機(jī)肥料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，其特征在于昆蟲幼 蟲是指蒼蠅幼蟲，即蠅蛆，蒼蠅品種為大頭金蠅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，其特征在于1(1) 中所述藍(lán)藻先經(jīng)水熱處理是指在120-200°C，1. 0-1. 5MPa下處理30分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，其特征在于1(2) 中所述藍(lán)藻與少量麩皮混合發(fā)酵2天是指藍(lán)藻中添加10 %-30 %的麩皮，按培養(yǎng)料重的5 % 接種發(fā)酵菌液，自然發(fā)酵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，其特征在于1(3) 中所述將昆蟲卵按一定比例加到培養(yǎng)料的表層中是指將大頭金蠅卵按每公斤培養(yǎng)料加0. 3 克的比例加到培養(yǎng)料的表層中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種昆蟲幼蟲生物處理和轉(zhuǎn)化藍(lán)藻的方法，屬于資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。打撈出的藍(lán)藻漿液或脫水后的藍(lán)藻泥經(jīng)過(guò)水熱預(yù)處理后，添加少量麩皮并預(yù)發(fā)酵2天，配制成蒼蠅幼蟲的培養(yǎng)料。在培養(yǎng)盤中培養(yǎng)料厚度為5-10cm，然后按每公斤培養(yǎng)料接種0.3克蒼蠅卵于培養(yǎng)料表面，點(diǎn)播密度為3-5處/平方米。培養(yǎng)盤放置到通氣良好、光線較弱的房間里，培養(yǎng)3-5天待蠅蛆成熟后，收獲蠅蛆，作為飼料蛋白。殘料無(wú)臭、疏松、水分大幅減少，養(yǎng)分豐富，可直接作為生物有機(jī)肥料。本方法處理藍(lán)藻高效快捷并且有較大的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F11/02GK101913742SQ201010221249
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者周雨珺 申請(qǐng)人:周雨珺