CN114145267A - 一种黑水虻三段式种虫培育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑水虻三段式种虫培育方法，属于环保/餐厨垃圾处理领域。本发明以现阶段高含水率、低营养密度的城市餐厨垃圾为原料，通过构建黑水虻预蛹对原料转化率及预蛹单个大小的关系，采用精确控制调配含水率后，三段培养+二次筛分，以控制物料内干物质总量和其在三段中的质量分配关系，确定了一种最佳的黑水虻种虫培育方案。本发明克服现有技术中难以应用高含水率、低营养密度的餐厨垃圾进行黑水虻种虫培育的问题，给城市餐厨垃圾完全资源化利用，带来自动化、产业化的指导方案。
Description
技术领域
本发明涉及环保/餐厨垃圾处理技术领域，更具体地说，涉及一种黑水虻三段式种虫培育方法。
背景技术
黑水虻(Hermetia illucens.L)是一种腐生性昆虫，其幼虫取食有机垃圾进行生态转化，能够将有机垃圾转化为昆虫蛋白和虫粪有机肥料。黑水虻应用最广泛的是在城市餐厨垃圾处理中，幼虫的养殖主要分商品虫和种虫养殖，在商品虫养殖环节，将餐厨垃圾水分调节到70-75％之间通常即能满足养殖需要，但在种虫养殖时，利用含水率高、营养密度不足的餐厨原料调含水率后养殖，难以达到要求，主要表现在预蛹过小、预蛹成熟周期不一致、料内结块等方面。即使采用挤压、过滤得到营养密度较高的餐厨固态物培养，也会容易产生大量废水，并在养殖过程中产生结块废料，致使不能顺利分离预蛹，或因阶段性营养分配错误等原因，不能培养到足够大小导致产卵量不足，对人工操作调整要求较多，影响技术自动化、产业化应用。
经检索，申请号为2021106467614的申请案公开了一种餐厨项目三相分离固相物料养殖黑水虻幼虫的方法，包括以下步骤：S1：制备黑水虻幼虫养殖饲料，该养殖饲料为三相离心固相物料、辅料、乳酸菌复配混合物；S2：虫卵孵化，将黑水虻虫卵放置在加有育雏饲料的育雏盒内孵化；S3：黑水虻幼虫养殖，在养殖盒或池内添加养殖饲料，并投放孵化幼虫；S4：虫料分离，幼虫生长至指定长度后，将幼虫由虫沙及剩余残料中分离。该申请案利用餐厨垃圾项目中的三相分离固相物料作为基料，养殖黑水虻幼虫，作为原有处理工艺的有效补充，通过黑水虻幼虫的生物蛋白转化，将餐厨垃圾得以有效的利用，资源化更彻底，获得价值更高的、应用更广泛的黑水虻幼虫，进而获取最大的经济效益。
申请号为2020105955438的申请案公开了一种黑水虻的繁育方法，选择原肠期的虫卵进行采收孵化，确保了初孵幼虫整齐、活跃，虫卵的孵化率在80％以上；同时筛选规格20mg/只以上、发育整齐且活跃的5日龄幼虫转盘育雏以及筛选规格130mg/只以上的4龄虫进行预蛹培育，确保所得种虫规格在200mg/只以上，蛹的规格在160mg/只以上；繁育过程标准化处理，使得每批次黑水虻繁育稳定。
综上，目前对于黑水虻的培育技术已有大量公开，并从不同方向研究优化，但实践中仍有很多亟待解决的问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中难以应用高含水率、低营养密度的餐厨垃圾进行黑水虻种虫培育的问题，拟提供一种黑水虻三段式种虫培育方法，为黑水虻处理高含水率、低营养密度的城市餐厨垃圾中的种虫段培育，提供一种能够无废弃物产生的、可程序化操作的、有最优的预蛹产率及个体大小的培养方法，从而给城市餐厨垃圾完全资源化利用，带来自动化、产业化的指导方案。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种黑水虻三段式种虫培育方法，包括以下步骤：
S1、餐厨料浆的制取：将餐厨垃圾进行分离制浆处理并过滤，得到餐厨料浆；
S2、辅料对餐厨料浆的调配：将农作物秸秆粉碎并与餐厨料浆混合搅拌调配，得到餐厨混合原料；
S3、黑水虻一段虫培养：取刚产出后的黑水虻虫卵，经孵化后再经饱和喂料，培育出三龄段幼虫，投放至餐厨混合原料中进行培养；
S4、黑水虻二段虫培养：将培养的黑水虻一段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻一段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
S5、黑水虻三段虫培养：将培养的黑水虻二段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻二段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
S6、黑水虻种蛹获得：将培养的黑水虻三段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，获得合格的黑水虻预蛹，进入化蛹阶段操作。
更进一步地，S1中制得的餐厨料浆含水率在79-90％之间。
更进一步地，S2具体过程为：使用干燥的农作物秸秆进入秸秆粉碎机进行粉碎，筛片孔径设置为1.5-2.5mm，得到秸秆粉末，含水率在5-11％之间；使用混合搅拌机将秸秆粉末和餐厨料浆调配至所需含水率区间，得到餐厨混合原料。
更进一步地，S3具体过程为：将刚产出后的黑水虻虫卵，经过30-32℃孵化后、再经过5-7天饱和喂料，培育出的三龄段幼虫，投放至经调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23-29℃温度环境中培养6-8日。
更进一步地，S3中一段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应5000-5400份餐厨干物质。
更进一步地，S4具体过程为：将一段培养完成的黑水虻一段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻一段虫，投放至调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23-27℃温度环境中培养4-6日。
更进一步地，S4中二段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应1700-1800份餐厨干物质。
更进一步地，S5具体过程为：将二段培养完成的黑水虻二段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻二段虫，投放至调和后，含水率为71-73％的餐厨混合原料中，在21-27℃温度环境中培养3-5日。
更进一步地，S5中三段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应650-750份餐厨干物质。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)常规黑水虻育种只采用滤水、挤压后的餐厨渣，***或粮食等高营养固态原料，对于原本水分较高、营养密度不足的原料，只能调节水分后用来培养商品虫，而难以培养合格的种虫；采用本发明的三段式种虫培育方法，以城市餐厨垃圾为代表，秸秆粉调制的高含水率(79-90％)液态、浆状物料也能培养合格种虫，实现城市餐厨垃圾完全资源化利用。
(2)本发明的黑水虻三段式种虫培育方法，以分三段+干物质份数来确立黑水虻种虫的程序化培育模式，并对种虫培育过程中结块和废料的产生进行了避免；而常规种虫培育方式需要过量投喂、观察调节、灌水和等待爬出等大量人工操作步骤，且产生不可利用的废水或结块废料。
(3)本发明的黑水虻三段式种虫培育方法，整理了黑水虻幼虫生长过程中不同阶段的营养消耗吸收规律，能使得低营养密度食料喂养的黑水虻预蛹个体达到最优大小。
附图说明
图1为本发明的种虫培育方法流程示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种黑水虻三段式种虫培育方法，包括以下步骤：
S1、餐厨料浆的制取：将餐厨垃圾进行分离制浆处理并过滤，得到餐厨料浆；
具体地，将破袋后的城市餐厨垃圾送入由日本东芝产业机器株式会社提供的餐厨破碎分别机(回转叶片式1型)内，将大型杂物分离，浆液导入由四川天森农牧设备制造有限公司提供的ZJ6010碳钢制浆机中，制浆并用2mm网闸过滤小型杂物，得到餐厨料浆，该料浆含水率基本在79-90％之间；
S2、辅料对餐厨料浆的调配：将农作物秸秆粉碎并与餐厨料浆混合搅拌调配，得到餐厨混合原料；
具体地，使用干燥的农作物秸秆(玉米秸秆、麦秸等不限)进入秸秆粉碎机进行粉碎，筛片孔径设置为1.5-2.5mm，得到秸秆粉末，含水率基本在5-11％之间；使用混合搅拌机将秸秆粉末和餐厨浆液调配至所需含水率区间，得到餐厨混合原料；
S3、黑水虻一段虫培养：取刚产出后的黑水虻虫卵，经孵化后再经饱和喂料，培育出三龄段幼虫，投放至餐厨混合原料中进行培养；
具体地，将刚产出后准确称量的1质量份的黑水虻虫卵，经过30℃孵化后、再经过5天饱和喂料，培育出的三龄段幼虫，投放至经调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23℃温度环境中培养6日。一段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应5000份餐厨干物质。
S4、黑水虻二段虫培养：将培养的黑水虻一段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻一段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
具体地，将一段培养完成的黑水虻一段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻一段虫，投放至调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23℃温度环境中培养4日。二段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应1700份餐厨干物质。
S5、黑水虻三段虫培养：将培养的黑水虻二段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻二段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
具体地，将二段培养完成的黑水虻二段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻二段虫，投放至调和后，含水率为71-73％的餐厨混合原料中，在21℃温度环境中培养3日。三段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应650份餐厨干物质。
S6、黑水虻种蛹获得：将培养的黑水虻三段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，获得干净的、整齐的、个体大小较为满意的黑水虻预蛹，，进入化蛹阶段操作。
本实施例的三段式培育方法，解决了以高含水率、低营养密度的餐厨垃圾难以培育出合格的黑水虻种虫的问题：如随着时间推进，单位体积内虫体占比逐渐降低，导致后期对虫粪和物料的松动能力下降；连续投料的最后，因为料内距离增加和物料含水率不均，导致食料不能被摄取到、预蛹产出率低、周期不一致、物料结块；因阶段性食料营养分配不均导致最终个体偏小。
本实施例则以现阶段最普遍的，高含水率、低营养密度的城市餐厨垃圾为原料，通过构建黑水虻预蛹对原料转化率及预蛹单个大小的关系，采用精确控制调配含水率后，三段培养+二次筛分，以控制物料内干物质总量和其在三段中的质量分配关系，确定了一种最佳的黑水虻种虫培育方案。经不断的技术研究调整，最终确定了以每1份黑水虻虫卵对应的种虫培养环节中，以干物质总量计算的初始餐厨垃圾质量范围，以及在分成三段的培养过程中，每段的初始餐厨垃圾干物质份数范围和培养的环境条件。
本实施例的三段式培育方法，使得原本难以用以培育黑水虻种虫的高含水率、低营养密度的餐厨垃圾也能稳定、高效、程序化培育黑水虻预蛹；避免了传统工艺中的食料过量投喂、等待预蛹爬出斜坡、灌水浸泡、结块、废料不能处理的各种问题；使得全程无结块和废料产生。为高含水率、低营养密度的餐厨垃圾大规模处理实现完全自动化、生物资源化，实现产业各环节均无废物和污染的目标。
实施例2
本实施例的三段式种虫培育方法，基本同实施例1，所不同的是，
S3、黑水虻一段虫培养：将刚产出后准确称量的1质量份的黑水虻虫卵，经过32℃孵化后、再经过7天饱和喂料，培育出的三龄段幼虫，投放至经调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在29℃温度环境中培养8日。一段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应5400份餐厨干物质。
S4、黑水虻二段虫培养：将筛出的黑水虻一段虫，投放至调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在27℃温度环境中培养6日。二段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应1800份餐厨干物质。
S5、黑水虻三段虫培养：将筛出的黑水虻二段虫，投放至调和后，含水率为71-73％的餐厨混合原料中，在27℃温度环境中培养5日。三段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应750份餐厨干物质。
实施例3
本实施例的三段式种虫培育方法，基本同实施例1，所不同的是，
S3、黑水虻一段虫培养：将刚产出后准确称量的1质量份的黑水虻虫卵，经过31℃孵化后、再经过6天饱和喂料，培育出的三龄段幼虫，投放至经调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在25℃温度环境中培养7日。一段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应5200份餐厨干物质。
S4、黑水虻二段虫培养：将筛出的黑水虻一段虫，投放至调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在25℃温度环境中培养5日。二段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应1750份餐厨干物质。
S5、黑水虻三段虫培养：将筛出的黑水虻二段虫，投放至调和后，含水率为71-73％的餐厨混合原料中，在25℃温度环境中培养4日。三段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应700份餐厨干物质。
实施例4
本实施例的三段式种虫培育方法，基本同实施例1，更具体地，
如下表1所示为黑水虻三段式培育方法确立过程的槽式生产代表组数据表：
表1为车间采用槽式生产时，较大用量的生产数据，或是具有典型代表性的组别，或是阶段性餐厨使用量接近出现结块的极值的组别，能够代表阶段餐厨用量上下限的数值。
其中针对组别1、2：因为全程一段培养黑水虻预蛹的方式，在早期测试中已得出料浪费和结块都很严重，单位体积内生产预蛹产量过低，因此增加为两个段。组别1中，一段餐厨干物质5160，无结块，筛分一次后在2段内不断加料至幼虫基本完全变黑，最终数值均不理想，结块较多，料虫比较高，结块现象均出现在2段；组别2意在将结块的二段中抽调一部分料至一段，但至幼虫基本全黑时，1、2段均出现部分结块。可见两段式培育不能满足生产要求。
针对组别3、4：增加三段，设一、二段幼虫取食量接近来分配干物质量的代表组，最终造成预蛹数量明显减少、个体明显偏小，在二段必定产生结块，三段干物质份数至876时也产生结块，不能满足生产要求。
针对组别5、6：为消除二段结块，将二段料分至一、三段，二段结块消除的代表组，一段干物质4875-5122份时不产生结块，但导致三段结块增多，可见二段干物质份数需要尽量向一段调整而非三段。
针对组别7、8、9：控制三段份数在660左右，三段效果很好，无结块，调至812份有少量结块；在一、二段份数分配时，一段5376份+二段1752份组可使得一、二段无结块，本发明将一段上限确定在5400份。
针对组别10、11、12：为进一步微调测试二、三段的上限的代表组，在不结块上限值略下调，本发明取值为二段1800份和三段750份。
本发明最终确定一、二、三段最佳取值范围上限为5400、1800和750份，对料虫比、预蛹个体大小因素，取值下限范围在5000、1700和650份。
如下表2为黑水虻三段式培育方案验证的箱内盒架式生产数据精简表：
表2为箱式设备中采用养殖架+多盒验证的数据记录，每层两个盒，共堆叠4层，按序号顺序从上往下排列。根据所使用的盒规格和黑水虻幼虫生长所需食料厚度的上限值，将每盒虫卵使用量定为1.3g，从组别1-8逐级添加一段投料中的份数，并保持二、三段干物质份数均在限定范围内，验证三段培育方案中，每段所选定的餐厨干物质用量份数范围，是否能够在箱体内的盒架上采用。
养殖周期结束后，结果显示所有组别均无结块、成活率高、预蛹单重理想、料虫比低且稳定，其中下层盒内比上层盒内数据均略好，料至能筛分时间长了1天，理论推测是一段料干物质份数略多和箱体内下层环境温度略低引起，这也使得最下层(7、8组)最终预蛹单个大小超过0.19g。
如上述记录可知，采用本三段式种虫培育方法的参数，在以箱、盒架为生产设备的黑水虻种虫生产中也能得到很好效果。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、餐厨料浆的制取：将餐厨垃圾进行分离制浆处理并过滤，得到餐厨料浆；
S2、辅料对餐厨料浆的调配：将农作物秸秆粉碎并与餐厨料浆混合搅拌调配，得到餐厨混合原料；
S3、黑水虻一段虫培养：取刚产出后的黑水虻虫卵，经孵化后再经饱和喂料，培育出三龄段幼虫，投放至餐厨混合原料中进行培养；
S4、黑水虻二段虫培养：将培养的黑水虻一段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻一段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
S5、黑水虻三段虫培养：将培养的黑水虻二段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，然后将筛分后的黑水虻二段虫投放至餐厨混合原料中继续培养；
S6、黑水虻种蛹获得：将培养的黑水虻三段虫和虫粪混合物经筛分机筛分，获得合格的黑水虻预蛹，进入化蛹阶段操作。
2.根据权利要求1所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S1中制得的餐厨料浆含水率在79-90％之间。
3.根据权利要求1所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S2具体过程为：使用干燥的农作物秸秆进入秸秆粉碎机进行粉碎，筛片孔径设置为1.5-2.5mm，得到秸秆粉末，含水率在5-11％之间；使用混合搅拌机将秸秆粉末和餐厨料浆调配至所需含水率区间，得到餐厨混合原料。
4.根据权利要求1所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S3具体过程为：将刚产出后的黑水虻虫卵，经过30-32℃孵化后、再经过5-7天饱和喂料，培育出的三龄段幼虫，投放至经调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23-29℃温度环境中培养6-8日。
5.根据权利要求4所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S3中一段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应5000-5400份餐厨干物质。
6.根据权利要求1所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S4具体过程为：将一段培养完成的黑水虻一段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻一段虫，投放至调和后，含水率为74-75％的餐厨混合原料中，在23-27℃温度环境中培养4-6日。
7.根据权利要求6所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S4中二段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应1700-1800份餐厨干物质。
8.根据权利要求1所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S5具体过程为：将二段培养完成的黑水虻二段虫和虫粪混合物，经过7-8目筛分机筛分，再将筛出的黑水虻二段虫，投放至调和后，含水率为71-73％的餐厨混合原料中，在21-27℃温度环境中培养3-5日。
9.根据权利要求8所述的一种黑水虻三段式种虫培育方法，其特征在于：S5中三段培养的餐厨原料量，以初始餐厨中干物质计为，每份虫卵对应650-750份餐厨干物质。
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