空調養黑水虻技術在廚余垃圾處理中應用

　　【摘要】黑水虻可以處理餐廚垃圾，在處理工藝中有重要作用，經濟高效環保。分析空調養黑水虻需要的溫度和濕度系統，并介紹膜式除濕器工作原理。研究表明，空調養黑水虻項目在廚余垃圾處理中能大大優化生產效能，提高經濟效益，并優化現場工作環境，獲得社會與環境效益。

　　【關鍵詞】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項目背景

　　ClearIndustryCo.,Ltd.以“依托高效厭氧，實現中水循環水洗預處理餐廚垃圾”創新工藝獲得2014年蘇州工業園區第八屆科技領軍稱號，從而設立蘇州愷利爾環保科技有限公司。2016年，香港上市公司創業(控股)集團(02221.HK)以2億港幣市值收購ClearIndustryCo.,Ltd.51%股份，成為集投資、建設、成套設備制造、技術服務及運營管理等全功能的餐廚垃圾處理集團公司，在持續的開發中，蘇州愷利爾提出和并完善了終極完美的解決方案。

　　采用水洗預處理餐廚垃圾工藝，能夠得到大量優質的餐廚細料，無雜質，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，而且同時將餐廚垃圾中的營養物質轉化為高品質生物蛋白，從而將餐廚垃圾“變廢為寶”轉化為黑水虻鮮蟲、干蟲及有機肥，提升價值，經濟效益可觀，符合國家可持續發展政策和企業可持續發展規劃。

　　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)、預蛹、蛹和成蟲，在自然界中黑水虻幼蟲以動物糞便、動植物尸體和餐廚垃圾等腐爛有機物為食料，將腐爛有機物高效地轉化為自身營養物質。

　　黑水虻幼蟲干重可達40%左右，其中蛋白質含量(與豆粕相近)高于40%;礦物質含量在10%以上，其中粗脂肪含量超過30%，遠遠超出豆粕。據研究，因成蟲黑水虻不取食不進入廚房，也不會沾染食物，因此不屬于衛生害蟲一類。黑水虻是在同類中最優秀的，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物質。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蛙、龜、雞、鴨等。

　　可見，利用黑水虻來處理餐廚垃圾是一項“環境友好型技術”，能夠實現垃圾的無害化、資源化和減量化。餐廚垃圾的有機渣料拿去養殖黑水虻，能大大降低餐廚垃圾廢水的濃度，使得在高效厭氧反應器內的反應速率大大提高，可以從物料產沼氣所需要的30天停留時間縮短到3天(考慮3倍的水洗循環量)。而且避免了未消化完沼渣的產生問題，也同時避免了在厭氧反應器內沉渣和浮渣發生的危險。

　　黑水虻和(厭氧+好氧)細菌分配著整個餐廚垃圾處理廠的生物降解能力，可以通過壓榨細渣來調控兩者之間的有機質食物分配：壓榨干了，昆蟲的飼料少了，產量效益下降，但除濕量少，蟲糞容易干而易于篩分;不壓榨，細渣含水率可高達85%以上，昆蟲的飼料也多了，產量效益上升，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用途：(1)鮮蟲直接投放水產、畜禽，這受季節和地域范圍影響;(2)微波烘干做寵物飼料，其出口市場容量有限;(3)真空干燥價格成蛋白飼料添加劑和蟲油(月桂酸)，前景廣闊。其中第三個用途面對飼料工業的B2B市場，潛力最大，配方最合理，也最符合工業化大生產的需要，產品易于儲存和運輸，也可以一年四季收購，有利于穩定生產計劃，精益優化。一年四季維持黑水虻的生產，不僅僅是取得持久經濟效益的手段，而且更重要的是確保有機質被黑水虻降解掉，完成無害化、減量化的初始目標。

　　3養黑水虻環境條件及冷熱濕負荷分析

　　在中國絕大多數領土，四季分明，而黑水虻適合的生養溫度在20~30°C，相對濕度在50%左右，因此規劃在四季的除濕方式有(以125噸/天餐廚垃圾計算)：這里重點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，可以產生43.74噸/天含水率85%的有機細渣，而產出8.748噸鮮蟲(含水70%)和8.748噸蟲糞(含水50%)，可見養殖車間需要除濕量在1.11m3/h。在夏天以降溫除濕的方法，標態下，考慮水的汽化潛熱在534KCal/kg，每小時除濕1噸需要2236MJ/h(621kW)制冷量，專業廠商實際測算，考慮效率損失，大約需要配備1163kW制冷量的主機。

　　在冬季實施簡單的升溫除濕方法，標態下，空氣定壓比熱容為1.004kJ/(kg⋅K)，考慮空氣的密度：1.293g/L(在0℃及一個標準大氣壓下)，空氣定壓比熱容1.298kJ/(m3⋅K)，一個標準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，而其服務的養殖盒產量為8748kg/d，配套日處理餐廚垃圾規模125噸/日，產沼氣100Nm3/h，蒸汽約800kg/h，也就是說最多可以做到8次/h的換風量(56000m3/h)。還可以通過氣氣換熱(GGH)來減少能量流失。

　　這是一個完美的匹配工藝參數。利用餐廚垃圾處理廠厭氧產生沼氣的能源，進行冬季升溫、夏季降溫的除濕方式，不僅能穩定生產，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量都有相當的幫助。養黑水虻需要的溫度和濕度系統分析如下：(1)整個養殖間需要良好的通風進行濕度控制，適宜的濕度范圍在60%以下，以保證收獲時蟲糞干度保持在55%以上。(2)采用沼氣做為能源集中進行溫度控制，以滿足養殖的最佳條件，適宜的溫度范圍控制在20~35°C。

　　4除濕方面分析

　　關于除濕方面(濕負荷超大)，可采用德國memsys膜分離系統的高效節能除濕黑科技，比傳統的升降溫除濕和轉輪除濕節能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、中國香港等地擁有大量的客戶和長期的運行經驗。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)，膜一側為吸水型液體，膜另一側為空氣。空氣接觸到膜時，其中的水分被吸附，而實現除濕。

　　與傳統的降溫除濕和轉輪除濕相比，膜式除濕器具有造價較低、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、除濕效率高、濕度控制精確等優點。另外可以用液體除濕器輔助除濕，但要做好防腐，液體吸濕劑有強烈的腐蝕性。如果空調養黑水虻技術在廚余垃圾處理中得以實施，能大大優化生產效能，提高經濟效益，并優化現場工作環境，獲得很大的社會與環境效益。

　　參考文獻

　　[1]黃翔.空調工程[M].北京:機械工業出版社,2006.

　　[2]朱立,盧勇.空氣調節技術[M].北京:中國高等教育出版社,2008.

　　[3]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

　　作者：許耘凡，盧勇

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