CN103805334A

CN103805334A - 一种食腐性昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及装置

Info

Publication number: CN103805334A
Application number: CN201210454120.XA
Authority: CN
Inventors: 李庆; 李武; 刘盛林; 郑龙玉; 郝勃; 喻子牛
Original assignee: XINJIANG XIYUMUGE AGRICULTURE TECHNOLOGY Co Ltd; Huazhong Agricultural University
Current assignee: XINJIANG XIYUMUGE AGRICULTURE TECHNOLOGY Co Ltd; Huazhong Agricultural University
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明属于生物柴油制备领域，具体涉及一种食腐性昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及机械化装置，由温控***、喷雾加湿***、转化***、烘干提油***组成。有机垃圾来源广泛、价格低廉，成本低，适合各种规模的生产。食腐性昆虫具有生长繁殖快，生长周期短、不占用耕地、可大规模生产等优势。与现有技术相比，实现食腐性昆虫源脂肪的大规模生产，转化工艺简单，可以降低生物柴油的生产成本，本发明制备的生物柴油制备经济，符合绿色制备技术方向。

Description

一种食腐性昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及装置

技术领域

本发明属于生物柴油制备技术领域，具体涉及一种昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及机械化装置。

背景技术

当今世界各国国家重视石油替代，发展生物能源的研究。生物能源是以农林等有机废弃物以及利用边际土地种植的能源植物为主要原料进行能源生产的一种新兴能源。生物柴油是燃料乙醇以外的另一种生物能源，生物柴油的原料来源既可以是各种废弃或回收的动植物油，也可以是含油量高的油料植物。生物柴油制备成本的75％是原料成本，生物柴油的制约瓶颈是原料来源和原料保障。在我国，因为人口、土地、粮食、环境等国情现实，原料对生物柴油发展的制约作用更加明显。

中国生物能源面临许多困难和问题，原料资源短缺限制了生物能源的大规模生产由于粮食资源不足的制约，目前，以粮食为原料的生物质燃料生产已不具备再扩大规模的资源条件。生物质燃料资源不落实是制约生物质燃料规模化发展的重要因素(王欧。中国生物能源开发利用现状及发展政策与未来趋势。中国农村经济。2007.07.10-15)。随着农业结构的调整，传统养殖业向新型集约化养殖的转化，畜禽粪便排放量也越来越大。每年全国畜禽粪便排放量已高达40亿吨，且大多未经处理直接排放，对环境带来极大威胁。畜禽粪便严重困扰了养殖企业，影响其健康发展，目前还没有一种有效的处理方法，迫切需要一种科学的解决办法。畜禽粪便已成为我国十分突出的环境污染之一，因而畜禽粪便的无害化处理日益受到人们的密切关注(刘巧林.黑水虻在奶牛粪便中生长对大肠杆菌ER2566的影响.硕士学位论文.武汉：华中农业大学图书馆，2008-06-01)。对于昆虫源脂肪作为生物柴油的来源的可行性及优势尚未得到认识和开发。

昆虫是节肢动物门、昆虫纲种类的统称，是地球上种类最多、生物量巨大、食物转换率高、繁殖速度快的生物类群。结合国内外最新研究成果而开发的极具创新的应用研究技术，建立生物联合转化粪便的完善工艺，并且解决了家蝇的人工饲养和种群扩增等技术难点，显著提高对各种有机废弃物的转化效率。家蝇幼虫在自然界以动物粪便、腐烂的有机物等有机垃圾为食，能够被用于有机废弃物的无害化处理。家蝇幼虫在将粪便转化成昆虫生物量的同时，减少了粪便的污染。家蝇生长周期短，占地面积非常小，可在高密度条件下进行粪便转化，每亩的年产油量达到4吨，且可在工业厂房内进行，无需占用耕地面积；不含毒素，安全可靠且提取工艺简单(高贤涛.猪粪饲养亮斑扁角水虻和蛹壳及转化猪粪后残渣的应用.硕士学位论文.武汉：华中农业大学图书馆，2011-06-01)。

随着现代科学技术的进步，特别是生命科学与环境科学的创新性进展，昆虫学家们一改长期以来单纯害虫防治的学科方向，愈来愈重视对昆虫体及其产物中功能性成分的研究，昆虫功能性脂肪的研究与应用也引起人们特别关注(刘玉升.腐食性昆虫转化非粮生物质资源生产生物柴油新型原料的可行性研究。《第十二届中国科协年会一非粮生物质能源与高技术产业化研讨会论文集》2010年)。专利申请号为201010203355.2专利中公开了一种家蝇蛆作为油料昆虫的应用，没有通过与其它技术与家蝇蛆利用转化多种技术相结合，本专利尝试以非粮生物质资源作为腐食性昆虫的饲料原料，以获得昆虫源脂肪作为生物柴油原料转化为生物柴油。利用腐食性昆虫处理禽畜粪便，能够以较低的成本将大量的禽畜粪便转化为具有高附加值的昆虫蛋白源饲料，在消除环境污染的同时，为市场提供动物蛋白源饲料添加剂，实现农业废弃物的资源化利用。

本专利利用家蝇幼虫转化相结合，能够规模化批量解决养殖场粪便的污染问题，并把粪便转变成动物蛋白饲料和多功能微生物肥料，家蝇幼虫油脂可以作为昆虫源脂肪生物柴油。总之，从现有生物柴油制备的专利和非专利文献来看，原料制约生物柴油的发展，主要提供稳定的不与民争粮，不与民争地非食用的油脂是当务之急。生物柴油的原料尚未有针对昆虫源脂肪研发生物柴油的研究报道。因此，有效的转变现有的废弃物处理模式，通过循环经济的手段解决农业生产和发展中的污染问题，变废为宝，实现环境和资源的可持续利用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的缺陷，研制一种食腐昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及机械化装置，以提高生物柴油的转化效率，降低生产成本，实现生物柴油的绿色制备。

本发明通过以下技术方案来实现的：由温控***、喷雾加湿***、转化***、烘干提油***组成。本发明对有机废弃物(沼渣，猪粪，鸡粪，牛粪，餐饮垃圾等)的处理：使用泥浆泵将有机废弃物打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量，向转化槽中有机废弃物表面倒上适量的昆虫(家蝇、大头金蝇、水虻、黄粉虫等)幼虫，转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件，转化完全后，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中，然后进行微波杀活处理，烘干后通过旋风分离机除去不可利用杂质。提取昆虫虫体脂肪用于制备生物柴油。

本项目旨在研究开发一种昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及机械化装置，利用食腐性昆虫实现有机废弃物生物转化。

与现有方法相比，本发明技术的优点是显而易见的：

1、本发明的一个优势就是直接利用有机废弃物；2、本发明在转化有机废弃物制备生物柴油的过程中，提取油脂后的残留物可以作为蛋白饲料；3、该专利利用有机废弃物制备生物柴油，通过机械化实现高效率养殖和转化技术，既降低了生物柴油的原料成本，又通过机械化养殖技术降低了人工成本。

食腐性昆虫转化在变废为宝的同时，既可解决农业面环境污染问题、又可消除粪便中的病原菌对人类健康造成的威胁，实现资源的可持续利用，具有良好的社会效益。由于集约化养殖业的迅速发展，随之带来的畜禽粪便等有机废弃物环境污染问题日益突出。因此，对有机废弃物进行无害化处理，资源化利用，防止和消除养殖场畜禽粪便的污染，对保护生态环境，推动农业可持续发展和增强中国农产品市场竞争力具有十分重要的意义。

附图说明

图1：是本发明的工艺流程图；

图2：是本发明方法的专用装置示意图。图中各编号定义如下：1为输料管道，2为出料口，3为控制阀，4为输水管道，5为喷淋控制口，6为刚体转化槽，7为底部锁扣，8为支撑架，9为支撑管，10为泥浆泵，11为收集推车。

图3：是本发明的方法和装置制备的底部活动收集虫体装置。图中各编号定义如下：7为底部锁扣，12为活动底板，13为活动底板，14为嵌合凹槽。

具体实施方式

实施例1

本发明装置具体的的操作过程是使用泥浆泵10将有机废弃物打入输料管道1，控制每个排料口2的排料量，排入支架上的转化槽中，通过控制阀3来控制排料量，向转化槽中有机废弃物表面接入一定比例的3日龄家蝇幼虫(则接种量为1000头/kg有机废弃物，控制转化过程物料的含水量为70-80％，转化过程中利用4为输水管道，5为喷淋控制口来实现温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每2天用铁铲小心翻动有机废弃物，以便幼虫充分分散到有机废弃物更好的利用，转化完全后(待到10d至14d虫子有50％化蛹)，打开刚体转化槽6底部两端底部的锁扣7，使转化槽7底部由中间向两边为活动底板13落下，14为嵌合凹槽。混合料落入收集推车11中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过溶剂法提取家蝇幼虫虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例2

使用泥浆泵将沼渣打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入40kg有机废弃物)，向转化槽中沼渣表面接入一定比例的3日龄家蝇幼虫，接种量为2000头/kg有机废弃物猪粪(含水量一般在70-80％范围内)。转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每2天用铁铲小心翻动沼渣，以便幼虫充分分散到沼渣更好的利用，转化完全后(待到5d至6d虫子有50％化蛹)，打开刚体转化槽6底部两端底部的锁扣7，使转化槽7底部由中间向两边为活动底板13落下，14为嵌合凹槽。混合料落入收集推车11中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过溶剂法提取家蝇幼虫虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例3

利用特定昆虫的饲养和利用方法(昆虫饲养，虫体处理，生物柴油的转化)

使用泥浆泵将猪粪打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入40kg有机废弃物)，向转化槽中猪粪表面接入一定比例的3日龄家蝇幼虫，接种量为2000头/kg猪粪(含水量一般在70-80％范围内)。转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每2天用铁铲小心翻动有机废弃物(猪粪)，以便幼虫充分分散到有机废弃物(猪粪)更好的利用，转化完全后(待到5d至7d虫子有50％化蛹)，打开刚体转化槽6底部两端底部的锁扣7，使转化槽7底部由中间向两边为活动底板13落下，14为嵌合凹槽。混合料落入收集推车11中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过溶剂法提取家蝇幼虫虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例4

使用泥浆泵将鸡粪打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入40kg有机废弃物)，向转化槽中鸡粪表面接入一定比例的水虻幼虫(则接种量为1000头/kg有机废弃物鸡粪。转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每天用铁铲小心翻动鸡粪，以便幼虫充分分散到有机废弃物鸡粪更好的利用，转化完全后(待到10d至15d虫子有50％化蛹)，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中，然后进行微波杀活处理，烘干后提取家蝇蛆虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例5

使用泥浆泵将有机废弃物牛粪打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入30kg有机废弃物)，向转化槽中有机废弃物牛粪表面接入一定比例的大头金蝇蛆幼虫(则接种量为1000头/kg有机废弃物鸡粪。转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每天用铁铲小心翻动有机废弃物牛粪，以便幼虫充分分散到牛粪更好的利用，转化完全后(待到5d至6d虫子有50％化蛹)，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过旋风分离机除去不可利用杂质。提取大头金蝇蛆虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例6

使用泥浆泵将有机废弃物餐饮垃圾打入输料管道，控制每个排料口的排料量，排入支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入30kg有机废弃物)，向转化槽中有机废弃物餐饮垃圾表面接入一定比例的大头金蝇蛆幼虫(则接种量为3000头/kg有机废弃物鸡粪。转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每天用铁铲小心翻动有机废弃物餐饮垃圾，以便幼虫充分分散到有机废弃物餐饮垃圾更好的利用，转化完全后(待到4d至6d虫子有50％化蛹)，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过旋风分离机除去不可利用杂质。提取大头金蝇蛆虫体脂肪用于制备生物柴油。

实施例7

将有机废弃物(农作物叶片，菜市场垃圾等)转入到支架上的转化槽中，根据排料量(50升容积中各加入20kg有机废弃物)，向转化槽中表面接入一定比例的黄粉虫幼虫(则接种量为1000头/kg有机废弃物。转化过程中利用端控***和湿度控制***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，以便幼虫充分分散到有机废弃物更好的利用，转化完全后(待到50d至60d)，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过旋风分离机除去不可利用杂质。提取虫体油脂用于制备生物柴油。

Claims

1.一种食腐性昆虫转化有机废弃物制备生物柴油的方法及装置，其特征在于：由温控***、喷雾加湿***、转化***、烘干提油***组成，对有机废弃物(沼渣，猪粪，鸡粪，牛粪，餐饮垃圾等)处理，采用食腐性昆虫(家蝇、大头金蝇、水虻、黄粉虫等)幼虫，将有机物转化为昆虫脂肪用于生物柴油的制备。本发明装置具体的的操作过程是使用泥浆泵10将有机废弃物打入输料管道1，控制每个排料口2的排料量，排入支架上的转化槽中，通过控制阀3来控制排料量，向转化槽中有机废弃物表面接入一定比例的食腐性昆虫幼虫(则接种量为1000头/kg有机废弃物，控制转化过程物料的含水量为70-80％，转化过程中利用4为输水管道，5为喷淋控制口来实现温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，每2天用铁铲小心翻动有机废弃物，以便幼虫充分分散到有机废弃物更好的利用，转化完全后(有50％化蛹)，打开刚体转化槽6底部两端底部的锁扣7，使转化槽7底部由中间向两边为活动底板13落下，14为嵌合凹槽。混合料落入收集推车11中，然后进行微波杀活处理，在50度烘干后通过溶剂法提取家蝇幼虫虫体脂肪用于制备生物柴油；虫体残留物用于制备蛋白饲料添加剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用泥浆泵将有机废弃物打入转化槽中，向转化槽中接入食腐性昆虫，转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件(温度25-32度，湿度60-75％)，用泥浆泵将有机废弃物打入转化槽中，向转化槽中接入食腐性昆虫，转化过程中利用温控***和喷雾加湿***控制转化条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转化完全后，打开转化槽底部两端的锁扣，使转化槽底部由中间向两边落下，混合料落入收集推车中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，食腐性昆虫脂肪被提取后用于制备生物柴油。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，食腐性昆虫包括家蝇、大头金蝇蛆、水虻、黄粉虫等的幼虫等。