菹草綜合利用探討

顧修強，王 靜，楊鑫康，曹 雨

(1.山東省泰安市生態(tài)環(huán)境局肥城分局，山東 泰安 266000；2.泰安維特瑞環(huán)保科技有限公司，山東 泰安 271000)

1 引言

湖泊中適量的菹草對水體有很好的凈化效果。菹草莖葉能明顯去除水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。原因是菹草的莖葉具有吸收功能，其獨特的能力可以有效抑制藻類的過度生長，增加湖水的透明度，保證一定時間內(nèi)的水質(zhì)[1～3]。但當菹草衰亡的時候反而會向水體中釋放大量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，從而引起水體富營養(yǎng)化，進而造成水質(zhì)惡化，引發(fā)水體的二次污染[4～6]。因此將菹草為原料制作有機肥不僅能夠廢物利用而且能夠改善水生態(tài)環(huán)境。

菹草，別名蝦藻、扎草，眼子菜科眼子菜屬，是一種多年生的沉水草本，根莖近乎圓柱形，莖微扁且分支較多，基部匍匐于地面生長，節(jié)處會生長出須根，葉片呈條形，長大約3～8 cm之間，寬大約3～10 mm之間。葉緣為淺波形狀的細鋸齒；葉脈平行頂端連接，中脈近基部兩伴有通氣組織形成的細紋。穗狀的花序生長在頂部，花序梗為棒狀與莖相比較細，花較小，果實為卵形。

2 菹草的正負環(huán)境效益分析

2.1 菹草的正面效益

2.1.1 去除水體懸浮物

菹草的繁殖能力強，茂密的植株能夠顯著減低水的流速，從而攔截水中的懸浮物，同時其莖葉能夠吸收水中沉降的懸浮物，根也可以固著底泥，有效防止底泥的再懸浮。

2.1.2 去除水體的營養(yǎng)鹽

國內(nèi)外研究表明，菹草在修復富營養(yǎng)化水體的過程中主要通過根系吸收沉積物中的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.1.3 抑制藻類的生長

菹草能凈化和修復富營養(yǎng)化水體。菹草一方面可以吸收水中的氮和磷，另一方面可以抑制藻類的生長。菹草與藻類競爭所用的營養(yǎng)物質(zhì)及礦物質(zhì)來抑制藻類的生長，同時菹草植株較高甚至伸出水面，會降低藻類生長所需要的光照并影響其生長。

2.2 菹草的負面環(huán)境效益

夏初季節(jié)菹草腐爛分解過程中，植株中大量累積吸收的N、P向水體中釋放[7,8]。菹草的腐爛和分解會導致水中溶解氧含量急劇下降，進而導致水質(zhì)惡化。同時，菹草還會釋放氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，導致水體富營養(yǎng)化。菹草向水中釋放氮和磷的過程緩慢且持續(xù)時間長，其對水體的影響是一個長期的過程[9,10]。

3 菹草堆肥技術(shù)

3.1 菹草堆肥的原理

菹草堆肥是利用高溫好氧快速堆肥技術(shù)生產(chǎn)有機肥。好氧堆肥是指好氧細菌在充足的氧氣條件下吸收、氧化和分解廢棄物的過程。有機物在生化降解時會產(chǎn)生熱量，堆肥過程中的余熱會導致堆肥物料溫度上升，這將使耐高溫微生物迅速繁殖，一些不耐高溫的細菌會死亡。好氧堆肥可分為3個階段:升溫階段、高溫階段和熟化階段。

(1)升溫階段。不耐高溫的細菌分解有機物中易降解的碳水化合物和脂肪，并釋放熱量使溫度升高到15 ～ 40 ℃。

(2)高溫階段。當堆肥溫度升至45 ℃以上時，蛋白質(zhì)、纖維等難降解的有機物在有氧條件下會繼續(xù)被耐高溫細菌氧化分解，同時釋放出大量的熱量，使堆肥溫度升至60 ～ 70 ℃。當有機物基本降解時，大量微生物死亡或進入休眠狀態(tài)，產(chǎn)熱也停止。堆肥的溫度開始逐漸降低。當溫度在40 ℃左右時，堆肥基本達到穩(wěn)定，形成腐殖質(zhì)。

(3)熟化階段。堆體冷卻至室溫后，微生物借助難分解的殘留有機物和細菌殘渣生長，腐殖質(zhì)穩(wěn)定，堆肥完成。

3.2 高溫好氧發(fā)酵工藝

好氧堆肥的工藝，主要有兩個階段，第一階段是固體廢物進行好氧堆肥，第二階段為生產(chǎn)有機復合肥。好氧堆肥是通過添加菌種對固體廢棄物進行好氧發(fā)酵，并在高溫下分解有機物并殺死病原菌。制肥就是在堆肥成品的基礎(chǔ)上，添加無機肥料以提高其肥效和商品性。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 有機肥生產(chǎn)工藝

3.2.1 混合調(diào)質(zhì)

將工藝中的物料水分和碳氮比調(diào)整至最佳狀態(tài)，同時接種菌種使固體廢物進行發(fā)酵。將有機固體廢棄物、輔料、填充劑等按最佳的比例進行混合，同時接種微生物菌劑以促進發(fā)酵過程快速進行。

3.2.2 好氧堆肥

好氧堆肥是利用高溫殺死廢物中的寄生卵和病原微生物，從而達到無害化的目的。另外，通過堆肥發(fā)酵過程降低了有機物料的水分含量，分解并礦化了有機物，釋放出N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)，同時使有機物料的性質(zhì)變得疏松、分散，便于儲存和使用。

根據(jù)堆肥物料的溫度、濕度、含氧量等參數(shù)的變化，在發(fā)酵條形垛中進行好氧堆肥，合理調(diào)整翻堆次數(shù)，一般開始和后期翻堆次數(shù)可隔3 d進行一次，中間7～8 d一次即可，堆肥周期約為20～30 d。

3.2.3 陳化

陳化可以降解、固定和干燥固體廢物中的有機大分子，以滿足后續(xù)肥料生產(chǎn)過程的要求。

堆肥發(fā)酵后的有機固體廢棄物尚未達到腐熟，因此需在陳化車間內(nèi)繼續(xù)進行翻堆操作，直至物料腐熟。陳化周期約為15～20 d，在此期間堆肥的溫度會逐漸下降，最終穩(wěn)定在40 ℃左右時，堆肥完成。

3.2.4 粉劑制肥

制肥生產(chǎn)的目的是對堆肥進行進一步的處理，以提高肥料利用率和堆肥產(chǎn)品的商品化，從而提高堆肥的綜合經(jīng)濟效益。發(fā)酵物料篩分分級，篩分物在混合間配料繼續(xù)發(fā)酵。發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)配料、添菌、包裝等流程，即可運送到成品倉庫儲存待售。

3.2.5 顆粒制肥

為便于機械化施肥，進一步提高產(chǎn)品的商品性，可把粉狀產(chǎn)品進一步制粒，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多方面需求。經(jīng)過發(fā)酵腐熟、篩分后的堆肥，進入擠壓機進行擠壓造粒，后再篩分，包裝入庫，即可運送到成品倉庫儲存待售。

4 結(jié)語

菹草產(chǎn)量巨大，采用菹草為原料制作有機肥，不僅可以廢物利用，而且能夠改善水生態(tài)環(huán)境，這就為菹草的合理化利用提供了一個新的解決辦法，對生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。