利用餐廚殘渣養殖蠅蛆中試研究*

史東曉，徐 剛，丁 泉，胡旭東，徐璟奇

（1.常州市生活廢棄物處理中心，江蘇 常州 213171；2.常州維爾利生態農業發展有限公司，江蘇 常州 213171）

1 引言

目前，餐廚垃圾預處理后的廢渣和厭氧發酵后的沼渣主要運至生活垃圾焚燒廠焚燒處置或生活垃圾填埋場衛生填埋，只有極少量通過沼渣資源化做有機肥還田。既增加了生活垃圾處理設施的負荷、處理難度以及餐廚垃圾處理項目整體的運行成本［1］，又浪費了大量可用的有機質資源，是餐廚垃圾行業發展的“痛點”。

科研人員為解決畜禽糞便、污水處理廠污泥等固體廢物的資源化利用問題，開展了蠅蛆養殖的相關研究。任友安［2］利用畜禽糞便養殖蠅蛆，認為蠅蛆處理畜禽糞便速度快、除臭徹底，蠅蛆繁殖快，生產成本低，效率高。李晉等［3］利用蠅蛆處理污水處理廠剩余污泥的試驗表明，添加50 g麩皮輔料后的污泥每1 千克最多可獲得127.4 g 鮮蛆。江承亮等［4］利用高校學生食堂餐廚垃圾開展了蠅蛆生物轉化試驗，綜合轉化效果較好。但上述蠅蛆養殖試驗規模都比較小，屬于小試范疇，只是證明了蠅蛆可以處理畜禽糞便、污水廠污泥和餐廚垃圾等固體廢物，對于每天產生的幾十噸餐廚殘渣的處理，目前在行業中還沒有實例可以驗證。

為解決殘渣出路，實現資源再利用的同時又能獲得部分收益，本中試研究在小試可行的基礎上，擴大產能和規模，并針對餐廚殘渣這一特定的物料進行深入的研究和探索。利用餐廚殘渣中含有大量有機質的特性，開展蠅蛆養殖中試試驗，作為現有餐廚垃圾處理工藝的有效補充，拓展其工藝鏈，提升價值。

2 材料與方法

2.1 殘渣來源與性質

作為全國餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理第2 批試點城市，常州市于2015 年12 月建成投運了常州市餐廚廢棄物綜合處置項目一期工程，其中餐廚垃圾（食物殘余） 處理規模為200 t/d，采用“預處理+厭氧消化+沼氣發電”處理工藝。

預處理工藝為：餐廚垃圾運至處理廠稱量后倒入進料斗內，料斗底部設置瀝水收集池和螺旋輸送裝置，經螺旋輸送機提升至自動分選機，分離出的固渣外運填埋處理，有機粗漿料進入漿料加熱機，加熱后回收油脂。同時通過高溫和機械攪拌將有機物疏解，進入后續固液分離中的液相，以減少固相物的產生量。固液分離出的殘渣，以及瀝水和固液分離機擠壓出來的漿料經除砂除渣分離出的浮渣和沉砂，一并外運填埋處理。除渣除砂后的物料加熱至80 ℃后進行油脂回收，提取的油脂進入毛油罐暫存，可直接外售或制成生物柴油外售。提油機分離出的有機漿液泵入后續的厭氧消化系統。工藝流程見圖1。

圖1 餐廚垃圾預處理工藝流程

餐廚垃圾經過預處理后仍會產生大量餐廚廢渣，主要包括固渣和殘渣兩類。固渣一般是指從餐廚垃圾粗分選后產生的塑料、骨頭、竹木、金屬等粗大物料，其產生量約占餐廚垃圾的2%。殘渣是指經三相分離、除砂除渣后產生的包含大量有機質、含水率約70%的固形物，其產生量約占餐廚垃圾的30%。

目前，餐廚廢渣的處理方式主要是焚燒或填埋。固渣采用焚燒或填埋的方式是可行的，殘渣卻不適宜，因為其含水率較高，焚燒時將嚴重影響燃燒工況和發電效能；填埋時無法單獨填埋作業，必須與大量生活垃圾混合后方可；且堆體穩定性較差。另外，餐廚殘渣中含有大量有機質，直接焚燒或填埋處理，會造成資源的浪費。餐廚殘渣中的蛋白質含量、粗纖維含量、粗脂肪含量、淀粉含量分別按照GB 5009.5—2016 食品安全國家標準食品中蛋白質的測定、GB/T 6364—2006 飼料中粗纖維的含量測定酸堿法、GB 5009.6—2016 食品安全國家標準食品中脂肪的測定、GB 5009.9—2016 食品安全國家標準食品中淀粉的測定中的方法進行測定，理化指標見表1。

表1 殘渣理化指標 %

以常州市2019 年餐廚廢棄物綜合處置項目一期工程為例，全年處理餐廚垃圾9.7×104t（日均266 t/d），共產生固渣1.655×103t（日均4.5 t/d，占餐廚垃圾總量的1.7%）、殘渣3.177×104t（日均87 t/d，占餐廚垃圾總量的32.7%）。

2.2 試驗方法

1） 試驗場地及養殖方式。利用現有空置的3 處房屋（約490 m2） 開展餐廚殘渣蠅蛆養殖試驗。在其內部設置多層養殖架和養殖槽用于養殖紅頭麗蠅，可養殖面積約600 m2，采用人工喂養的方式進行。

2） 養殖原料。養殖用的原料大部分為餐廚殘渣，只是在第1～2 天因蠅蛆幼蟲較小、不適宜喂養餐廚殘渣而喂養紅糖、豬血等其他輔料。

3） 試驗時間。2019 年3 月18 日至12 月31 日。

4） 養殖方法。根據養殖需要，用常州市餐廚廢棄物綜合處置項目一期工程每天產生的餐廚殘渣作為飼養蠅蛆的飼料，根據蠅蛆不同的生長期，喂食不同的量。蠅蛆生長的1～2 d 內喂食其他輔助飼料，從第3 天開始全部喂食餐廚殘渣，時間約3～4 d，每4 小時喂食1 次，根據餐廚殘渣的消耗情況控制喂食量。試驗區實現密閉化管理，將散發的臭味通過管道接收至臭味處理系統中。門窗全部安裝紗簾防止蠅蟲進入和逃逸。試驗區未安裝溫度控制裝置。

5） 分析指標。在蠅蛆養殖中試過程，專門設計了日常養殖的統計報表，根據實際發生的情況，統計了養殖面積、投放蠅卵量、餐廚殘渣消耗量和每日生產出的成蟲產量等，并據此計算出單位養殖面積成蟲的產量、成蟲與蟲卵的比例關系、餐廚殘渣消耗量與成蟲產量的比例關系、單位養殖面積投放蠅卵的密度等指標，根據指標之間的變化與對比，了解和掌握蠅蛆養殖的實際工況。

6） 分析方法。按中試過程中總體、3 個月連續生產及單月等3 種狀況，統計實際消耗的餐廚殘渣、生產出蠅蛆成蟲數量，得出餐廚殘渣消耗量與成蟲產量的比例關系，從定性與定量兩個方面證明餐廚殘渣養殖蠅蛆的可行性和真實性，進而分析單位養殖面積的成蟲產量、蠅卵與成蟲產出的量比、單位面積蠅卵的投放密度等。

3 結果與討論

3.1 總體中試情況

中試時間為2019 年3 月18 日至12 月31 日，蠅蛆養殖中實際消耗餐廚殘渣為703.7 t，實際使用的養殖面積為9 930.08 m2，實際生產蠅蛆成蟲為112.22 t，具體情況見表2。

表2 2019 年3—12 月蠅蛆養殖生產情況統計及分析

3.2 總體情況分析

養殖初期只是在部分養殖槽中進行試驗，加之受蠅卵的供應、工人人數不足等因素影響，已建養殖面積未全部投入使用，故養殖面積波動較大。經過一段時間的摸索，逐步掌握相關喂養、殘渣投放量的方法和要領，養殖面積逐步擴大，養殖工況也逐漸趨于穩定。

由表2 可知，試驗過程共消耗了703.7 t 餐廚殘渣，實際生產出蠅蛆成蟲112.22 t，其比例為6.27∶1，即在目前人工養殖的方式下，每6.27 t的餐廚殘渣就可以養殖出1 t 蠅蛆成蟲。實際養殖面積為9 930.08 m2，即每1 m2的養殖面積可以生產出11.30 kg 的蠅蛆成蟲。實際投放的蠅卵為869.89 kg，蠅卵與成蟲的產出比為1∶129.01，即每1 kg蠅卵可以生產出129.01 kg 的蠅蛆成蟲。表2 數據統計中未將2019 年3—5 月數據剔除，以真實反映試驗情況，上述結果非最優工況。

中試中生產的112 t 蠅蛆成蟲以凍蛆形式全部銷售，主要用于雞鴨、小龍蝦等畜禽和水產養殖，替代了傳統的魚粉等蛋白飼料，價格優勢明顯，客戶接受度高。魏洪等［5］開展了蠅蛆蛋白對蛋雞產蛋和肉質影響的觀察，表明產蛋性能提高顯著，對肉質影響不大。宣秋希等［6］開展了蠅蛆蛋白在畜牧生產中的應用研究，替代豆粕、魚粉等效果甚佳。

3.3 部分月份試驗情況

本中試研究是在小試成功的基礎上擴展的，隨著蠅卵需求量和養殖面積的增加，養殖難度和管理要求也在不斷提升，初期養殖工況不是很穩定。經過幾個月的摸索，種蠅繁殖開始趨好，蠅卵供應得到保證，工人操作的熟練程度也在提高。選取2019 年9—11 月的養殖數據進行分析，其目的是了解養殖工況趨于穩定后蠅蛆成蟲的產量情況。

2019 年9—11 月已基本實現連續養殖，實際使用的養殖面積為3 129.30 m2，實際消耗餐廚殘渣為281.79 t，實際生產蠅蛆成蟲為49.26 t，具體情況見表2。

從單位養殖面積產量15.74 kg/m2、料/蟲比例5.72∶1、蟲/卵比例168.93∶1、投放密度93.19 g/m2等指標來看，試驗效果有了較為明顯的提升。每5.72 t 餐廚殘渣就可以養殖出1 t 蠅蛆成蟲，每1 m2養殖面積的蠅蛆成蟲產量達到了15.74 kg，每1 kg蠅卵可以生產出約168.93 kg 的蠅蛆成蟲。

3.4 單月試驗情況

從相對穩定、連續養殖的2019 年9—11 月中進一步選取9—10 月共29 d 的詳細數據進行統計與分析，可以充分了解蠅卵連續供應、殘渣消耗、成蟲產量等數據，進一步證實蠅蛆養殖中試的效果。具體情況見表3。

表3 2019 年9—10 月共29 d 蠅蛆養殖生產情況統計及分析

由表3 可知，29 d 共消耗（處理） 了112.04 t餐廚殘渣，日均為3.61 t，日最高消耗（處理） 量達到了9.71 t。總計使用養殖面積為1 190.30 m2，日均為38.40 m2，成蟲產量達到19.98 t，日均為0.64 t，日最高產量達到了1.47 t。

另外，養殖后還剩余部分混合廢渣，混合廢渣的主要成分為蟲沙（蟲糞） 和無機廢物（包括塑料片、碎玻璃、碎貝殼、辣椒籽等），可以將其中的蟲沙（蟲糞） 篩分出來作為有機肥進行利用。從表3 的數據可知，如不采用蠅蛆養殖技術，餐廚殘渣的填埋量為112.04 t，采用蠅蛆養殖技術后即使在混合廢渣中蟲沙沒有利用的情況下也只有48.87 t，餐廚殘渣被消耗掉63.17 t，質量減少了56.38%，減量化效果明顯。

3.5 蠅蛆養殖處理餐廚殘渣的可行性

在不同工況條件下（包括初期受蠅卵的供應、養殖經驗不足等因素影響），中試期間的餐廚殘渣與蠅蛆成蟲的比例為6.27∶1。在運行效果較好的工況條件下（9—11 月），渣蟲比例達到了5.72∶1。Niu 等［7］在試驗研究中也證明，以家蠅幼蟲為載體，利用餐廚垃圾進行生物轉化，可以獲得高附加值的蠅蛆蛋白、油脂和有機肥。譎i觬kov觃等［8］開展了利用蒼蠅幼蟲進行有機廢物處理研究，幾種蒼蠅可以對不同的廢物進行處理，幼蟲可用作動物飼料或生產二級產品（生物柴油、生物活性物質），被證明有效且經濟上可行。與本研究中9個多月的中試結論一致。因此，利用餐廚殘渣來養殖蠅蛆是完全可行的。

3.6 工藝運行效果與經濟分析

Niu 等［7］的研究結果表明，通過喂養，每1000 g培養基（700 g 食物垃圾和300 g 麥麩） 可以被消耗410 g（41%）。而本中試研究中在沒有添加任何其他物料，僅用餐廚殘渣養殖，且蟲沙沒有被利用的情況下，餐廚殘渣也被消耗掉了56.38%（按表3 運行數據的統計），餐廚殘渣消耗量較Niu 等［7］的實驗室試驗中的增幅明顯。事實證明，餐廚殘渣經過蠅蛆養殖后減量化效果明顯，是解決餐廚殘渣出路問題的有益探索，可降低后續處理壓力。

與利用蠅蛆處理污水處理廠剩余污泥的試驗結果相比，與餐廚殘渣相同質量（僅考慮質量因素） 的污泥（6.27 t） 生產出的成蟲量只有0.8 t，要比餐廚殘渣的成蟲產量減少20%。此外，蠅蛆養殖時只用餐廚殘渣即可，無需添加輔料。添加輔料會增加養殖成本，按其50 g 麩皮的添加比例，每噸養殖成本將增加70 元左右。

從初步的餐廚殘渣養殖蠅蛆中試可以得知，6.27 t 餐廚殘渣可以生產出1 t 蠅蛆成蟲，蠅蛆成蟲目前的市場售價在5 000～5 500 元/t，經濟效益顯著。中試期間生產的112.04 t 蠅蛆成蟲銷售一空，在畜禽、水產養殖業接受程度高，可替代傳統的蛋白飼料。

3.7 技術展望

作為生物轉化的一種方式，要想最大限度打開市場，還有很長的一段路要走。譎i觬kov觃 等［8］也提到，雖然在試驗中取得了重大成功，但全面養殖所需的空間以及生物轉化的技術突破方面，阻礙了蒼蠅生物降解技術的實際應用。同時，應用市場要逐步培育，讓廣大畜禽、水產養殖戶能夠普遍接受；另外，也要對蠅蛆成蟲進一步高值利用，開發出優質蠅蛆蛋白質、油脂和抗菌肽等，這都需要在今后的研究中逐步開展。

4 結論

1） 蠅蛆養殖可降低餐廚殘渣56.38%的質量，減量化效果明顯；

2） 從蠅蛆養殖獲得的蠅蛆成蟲是優質的蛋白飼料，市場需求大，經濟效益顯著；

3） 蠅蛆養殖既可彌補餐廚垃圾處理工藝“短板”，為餐廚殘渣找到一條較為可行的出路，打通“痛點”，又可開辟新的蛋白飼料生產渠道，是具有應用前景的餐廚殘渣資源化利用技術途徑，有望實現餐廚垃圾的全組分利用。