專利名稱：一種用昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法
技術領域：
本發明涉及用昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻，使藍藻的得到完全資源化利用的方 法，屬于資源環境技術領域。
背景技術：
隨著工業廢水和生活污水的排放，還有一些農業活動(如大量施肥)，導致大量的 營養鹽進入湖泊，導致水體的富營養化日趨嚴重，從而誘發藍藻大面積暴發性繁殖(水華 現象)。藍藻水華會使水色和透明度等感官性惡化，在藍藻繁殖時會散發腥臭味，死亡腐爛 時還會散發惡臭。藍藻大量繁殖及死亡藻類的分解，還會消耗水中大量氧氣，致使水體缺氧 甚至無氧狀態，導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。 再者藍藻中的一些種類能產生藻毒素危害健康。藍藻暴發后，直接清除水體中藍藻，并移出水體，即打撈藍藻法，被公認為目前非 常有效的一種方法。無錫市和昆明市地方政府已將太湖和滇池的藍藻打撈由應對供水危機 的應急措施變為治理湖泊的長期措施，購買了大量的打撈清除設備和專業藍藻打撈隊伍， 實行定點打撈。2007年無錫市打撈出藍藻漿液20萬M3，2008年達到50萬M3。由于藍藻 干物質含N，P分別為7 10%和0. 7-0. 8%左右，僅以2008年為例，藍藻打撈可帶出500 噸N和40噸P，因此打撈更多的藍藻有利于降低湖泊水體中N，P含量。今后，打撈量還會 大大增加。但由于打撈出來的藍藻為液態，無法采用常規的掩埋等措施，因而大多打撈后的 藍藻被倒在山溝或湖邊洼地。藍藻腐爛后產生讓人惡心的臭味，散發在空氣中，嚴重影響 了環境質量，另不加處理腐爛的藍藻由于雨水沖刷作用，可能會再次流入湖泊，造成二次污 染。為縮減打撈上來的藍藻水的體積，以減少占地面積和有利于后面的藍藻利用，藍藻脫水 是重要的處理措施。資料顯示，2008年無錫市已采用藻水分離技術進行藍藻脫水，在太湖 邊建設了錦園藻水分離站，日處理打撈的藻水5000噸。脫水后藍藻(也稱為藻泥)含水率 為85%-90%不等。目前僅無錫市就建設有8座固定式藻水分離站。藍藻含蛋白質高達 40% _60%，是一個值得利用的資源。然而，無論是打撈上來的藍藻漿液還是脫水后的藍藻 泥，若不采取措施資源化利用和安全處置，則會導致蛋白質腐敗產生惡臭，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了。目前資源化利用途徑有如下幾種方法(1)好氧堆肥發酵后制作有機肥料方法是將藍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，調節 水分到65% 70%左右，然后通過通風，使堆肥原料高溫發酵。溫度可達到55 65°C，堆 肥時間30 60天。通過堆肥處理可使藍藻無臭，不再腐敗，可作為植物的有機肥料，堆肥 過程還可降解藻毒素。例如，孫世中等(2008)用藍藻與廢棄的煙葉混合堆肥，然后成功制 成有機肥。據汪之和等(2003)的報道，1992年，日本的脫水藍藻就已全部實現肥料化，年產 量120 180t。這種肥料應用效果好。(2)沼氣發酵產沼氣沒有脫水的藍藻漿液可直接來產沼氣。董詩旭等(2006)發
3現，在20. 2°C左右，1克干物質的新鮮藍藻的可產生487.3ml沼氣。翟志軍等(2008)報道， 5000t (干藻量)產生180多萬m3沼氣，沼氣中甲烷含量為64. 91%。無錫還在太湖邊上建 立了 IOOOM3的發酵罐，沼氣發電，沼液沼渣做肥料使用。(3)提取有用物質包括提取各種色素、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 性物質等等。然而無論是打撈上來的藍藻濃縮液還是脫水后的藍藻泥水分仍很高，外觀呈粘稠 的泥漿狀，高的水分含量對上述幾種利用途徑都有很大的不良影響。例如，藍藻進行高溫 堆肥時，要加非常多的其他干的輔料(如鋸木屑、粉碎的秸稈、菇渣等)來調節水分，平均1 份體積的藍藻泥至少要加3份體積的輔料，體積變得更大。而且要堆肥很長時間，一般要 30-60天，才能完成，這樣臭味的影響時間就相對較長，污染空氣。而且會占很多地，同時又 要尋找很多的其他干的物料。又因為加了很多調節水分的材料，主要是一些氮磷養分含量 低，纖維素等含量高的木屑、秸稈、菇渣等等，使本來蛋白質，氮磷等含量很高的藍藻經過這 樣的堆肥后的產品質量變差。這種處理不僅成本很高，而且效率也不盡如人意。藍藻沼氣發酵投資較大，技術要求高。由于藍藻水分高，未經過脫水的藍藻水分在 99%以上，就需要很多很大的發酵罐，運行成本就很高。還有一個問題就是，藍藻的出現是 有季節性的，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藻，沼氣發酵設 施就會空置了，很浪費。從藍藻中提取有用物質，但藍藻必須先干化，而藍藻干化成本很高，需要很多熱量 才能烘干。提取有用物質實際運行上還存在困難。綜上所述，上述這些方法在推廣應用方面仍存在困難。蒼蠅是一種繁殖能力驚人的昆蟲，它的幼蟲(蠅蛆)蛋白質含量高達60%以上，且 氨基酸含量比魚粉還高，是不可多得的動物蛋白資源，也是一種重要的藥用資源，因為它體 內含有豐富的抗菌肽等物質。蠅蛆嗜愛在腐敗的動植物中生活，蠅蛆處理后這些腐敗物質 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，采用蠅蛆來處理 廢物就很有可行性。申請號為200610132365. 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肥料的方法，在收獲蠅蛆之后，繼續對培養基殘料 進行發酵處理而制備有機肥。但麩皮價格高(大約1500元/噸)，因此生產成本也較高。 專利號為ZL00136355. 7(家蠅幼蟲生態處理豬糞制造有機肥料的方法)的專利介紹了一種 新鮮豬糞養殖蠅蛆后作為有機肥料的方法，蒼蠅卵豬糞上孵化并生長成成熟的蠅蛆只需要 3-5天，收獲蠅蛆后殘余物作為有機肥料。專利號為ZL02137815. 0 (工業化處理有機垃圾、 養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垃圾壓榨，固體部分粉碎， 厭氧發酵，然后養殖蠅蛆，收獲蠅蛆蛋白后殘料做有機肥料。然而，盡管藍藻的蛋白質含量 比豬糞、有機垃圾等要高得多，但這些藍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藻的報道。
發明內容
技術問題本發明的目的在于提供一種用蒼蠅幼蟲(蠅蛆)處理和轉化藍藻的方法。該方法克服了以往利用高溫堆肥、沼氣發酵處理藍藻的不足，如效率低、時間長、產品質量較差、占 地、投資與運行成本高而經濟效益低等。采用蠅蛆處理和轉化藍藻，可在很短時間內(3-5 天)，將藍藻蛋白轉化為蠅蛆動物蛋白，而殘料結構疏松、無臭、富含養分、水分含量大幅降 低，可直接作為生物有機肥料。因此達到既處理了藍藻，又產生較大經濟效益的效果。技術方案用蒼蠅幼蟲生物處理和轉化藍藻，其特征包括如下步驟1、藍藻培養料的準備取打撈的藍藻漿液或脫水后的藍藻泥，先水熱處理(120-200°C，1.0-1.5MPa)30 分鐘，以破壞藍藻細胞。然后按其重量添加少量麩皮(10% -30% )，接種5%左右的發酵菌 液(主要為纖維素分解菌、蛋白質降解菌，酵母菌)，自然發酵2天。2、蒼蠅卵的準備從種蠅養殖籠中取純的家蠅卵或大頭金蠅卵，用來孵化幼蟲(蠅蛆)。蒼蠅卵外觀 呈乳白色，香蕉形或橢圓形，長約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。3、藍藻培養料培育蠅蛆將制備好的藍藻培養料均勻放置到四周有一凹槽的培養盤中，厚度5-lOcm。按每 公斤料接種0.3克卵(相當于4000-5000個卵/kg料)的標準，稱取一定量的蒼蠅卵，然后 在培養料表面按每平方米小心地點播3-5處，再用培養料稍微覆蓋。將培養盤放置到通氣 良好、光線較弱的房間里。室溫為20-35°C，相對濕度為60% -80%，培育3_5天。4、蠅蛆與培養殘料的分離與收集在培養蠅蛆到第4天時，蠅蛆成熟，呈淺黃色，它不再采食，會自動爬出物料到培 養盤的凹槽中化蛹，這時從培養盤周圍凹槽中收集新鮮蠅蛆，這時蛆料分離率大約為85%。 也可采用主動分離方法來收集蠅蛆和培養殘料，方法是利用蠅蛆怕光的特點，用小刷子輕 輕刷掉和取出上面一層培養殘料，露出的蠅蛆于是很快再向無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蛆的培養殘料，如此反復進行，直到蠅蛆全部聚集在 底部，然后全部收集，稱量測量等。蠅蛆收獲后可直接作為蛋白飼料，也可用來提煉藥用物質，如蠅蛆油，幾丁質，抗 菌肽等。殘料收集后風干作為生物有機肥料。有益效果本發明與現有的藍藻處理技術相比，具有如下優點(1)高濕有惡臭的藍藻泥經預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天的處理時間，便可收 獲成熟新鮮蠅蛆。此時藍藻培養殘料則完全變成無臭，蓬松的的殘渣，可直接作為有機肥 料。因此，與堆肥或沼氣發酵相比，處理時間短，效率更高。(2)收獲的蠅蛆是優良的動物蛋白。蠅蛆干粉粗蛋白含量高達60%左右，與進口 魚粉相當，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噸藍藻培養料可產1噸新鮮蠅蛆。(3)環境和經濟效益明顯。在很短的時間內，可使藍藻泥廢物減量30-40%，而且 培養后廢料無臭，疏松，水分含量大幅度降低，可作為肥料使用。蠅蛆與培養后的殘料可一起作為動物蛋白飼料，也可收獲純蠅蛆。在取得經濟效益時候還徹底解決了藍藻的出路問 題。
具體實施例方式以下敘述本發明的實施例。1、藍藻培養料的準備取30kg藍藻泥，先水熱處理(121°C和1. 2MPa)30分鐘，以破壞藍藻細胞。冷卻后， 按其重量添加20%麩皮，混勻。然后接種5%左右的混合發酵菌液，自然發酵2天。2、蒼蠅卵的準備從種蠅養殖籠中取IOg左右純的大頭金蠅卵，用來孵化幼蟲(蠅蛆)。3、藍藻培養料培育蠅蛆將制備好的藍藻培養料均勻放置到2個四周有一凹槽的培養盤中，盤的長度 70cm,寬50cm，深8cm，培養料裝入厚度5cm。按每公斤料接種0. 3克卵(相當于4000-5000 個卵/kg料)的標準，每個盤稱取5g蒼蠅卵，然后在培養料表面點播4點，每點數量大致系 統，再用培養料稍微覆蓋。將培養盤放置到通氣良好、光線較弱的房間里。室溫為24°C，相 對濕度為70%左右。在培養過程中測定每盆培養料的溫度，并觀察外觀變化。4、蠅蛆與培養殘料的分離與收集利用蠅蛆怕光的特點，用小刷子輕輕刷掉和取出上面一層培養殘料，露出的蠅蛆 于是很快再向無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蛆的培養 殘料，如此反復進行，直到蠅蛆全部聚集在底部，然后全部收集，稱量測量等。5、測定項目與指標(1)培養盤中蠅蛆重量、數量、成活比例等的測定將每個培養盤中所有蠅蛆收集到玻璃培養皿中，用電子秤稱取新鮮蠅蛆的重量， 用計數器對蠅蛆個數計數，然后計算平均每個蠅蛆的重量。根據卵的個數和最后獲得的成 熟蠅蛆的數量計算成活率、每盤培養料單位重量產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。(2)培養料和蠅蛆水分含量測定在烘箱中用烘干法測定水分。方法是，稱一定重量的培養料(試驗前和試驗后) 或者蠅蛆放到玻璃培養皿中，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，然后計算含水率。(3)溫度測定在蠅蛆生長過程中，用溫度計每天測定培養料的溫度，并做記錄。(4)培養料和蠅蛆的養分測定培養料主要測定處理前后有機質，氮素全量，和有效氮含量；蠅蛆主要測定粗蛋白 質含量，通過測定全氮再換算成粗蛋白含量。6、主要結果在藍藻培養料中接種蠅蛆卵后，第4天收獲蠅蛆，獲得2. 54kg新鮮蠅蛆，平均個重 13mg，長度11mm，蠅蛆水分含量75%，蛋白質含量62% (干物質計)。處理后殘料重22kg， 總重減少41%，有機質含量74. 8% (干物質計)，總氮3. 72% (干物質計)，外觀呈黑褐色，
6無臭，質地疏松。
權利要求
一種昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，其特征在于包括以下步驟(1)藍藻先經水熱處理預處理；(2)將預處理后的藍藻與少量麩皮混合發酵2天，制備成昆蟲幼蟲培養料；(3)將昆蟲卵按一定比例加到培養料的表層中，在光線較弱的房間內，于20 35℃下，培養3 5天；(4)幼蟲成熟后，收獲并與培養殘料分離，培養殘料風干后作為生物有機肥料。
2.根據權利要求1所述的昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，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.根據權利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，其特征在于1(1) 中所述藍藻先經水熱處理是指在120-200°C，1. 0-1. 5MPa下處理30分鐘。
4.根據權利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，其特征在于1(2) 中所述藍藻與少量麩皮混合發酵2天是指藍藻中添加10 %-30 %的麩皮，按培養料重的5 % 接種發酵菌液，自然發酵。
5.根據權利要求1所述的一種昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，其特征在于1(3) 中所述將昆蟲卵按一定比例加到培養料的表層中是指將大頭金蠅卵按每公斤培養料加0. 3 克的比例加到培養料的表層中。
全文摘要
本發明提供一種昆蟲幼蟲生物處理和轉化藍藻的方法，屬于資源環境技術領域。打撈出的藍藻漿液或脫水后的藍藻泥經過水熱預處理后，添加少量麩皮并預發酵2天，配制成蒼蠅幼蟲的培養料。在培養盤中培養料厚度為5-10cm，然后按每公斤培養料接種0.3克蒼蠅卵于培養料表面，點播密度為3-5處/平方米。培養盤放置到通氣良好、光線較弱的房間里，培養3-5天待蠅蛆成熟后，收獲蠅蛆，作為飼料蛋白。殘料無臭、疏松、水分大幅減少，養分豐富，可直接作為生物有機肥料。本方法處理藍藻高效快捷并且有較大的經濟效益。
文檔編號C02F11/02GK101913742SQ201010221249
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月8日 優先權日2010年7月8日
發明者周雨珺 申請人:周雨珺