菹草綜合利用探討

顧修強(qiáng)，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(duì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。原因是菹草的莖葉具有吸收功能，其獨(dú)特的能力可以有效抑制藻類的過(guò)度生長(zhǎng)，增加湖水的透明度，保證一定時(shí)間內(nèi)的水質(zhì)[1～3]。但當(dāng)菹草衰亡的時(shí)候反而會(huì)向水體中釋放大量的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)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(jī)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(zhǎng)，節(jié)處會(huì)生長(zhǎng)出須根，葉片呈條形，長(zhǎng)大約3～8 cm之間，寬大約3～10 mm之間。葉緣為淺波形狀的細(xì)鋸齒；葉脈平行頂端連接，中脈近基部?jī)砂橛型饨M織形成的細(xì)紋。穗狀的花序生長(zhǎng)在頂部，花序梗為棒狀與莖相比較細(xì)，花較小，果實(shí)為卵形。

2 菹草的正負(fù)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(qiáng)，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(shí)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(yíng)養(yǎng)鹽

國(guó)內(nèi)外研究表明，菹草在修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的過(guò)程中主要通過(guò)根系吸收沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2.1.3 抑制藻類的生長(zhǎng)

菹草能凈化和修復(fù)富營(yíng)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(zhǎng)。菹草與藻類競(jìng)爭(zhēng)所用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及礦物質(zhì)來(lái)抑制藻類的生長(zhǎng)，同時(shí)菹草植株較高甚至伸出水面，會(huì)降低藻類生長(zhǎng)所需要的光照并影響其生長(zhǎng)。

2.2 菹草的負(fù)面環(huán)境效益

夏初季節(jié)菹草腐爛分解過(guò)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(huì)導(dǎo)致水中溶解氧含量急劇下降，進(jìn)而導(dǎo)致水質(zhì)惡化。同時(shí)，菹草還會(huì)釋放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。菹草向水中釋放氮和磷的過(guò)程緩慢且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其對(duì)水體的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)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(jī)肥。好氧堆肥是指好氧細(xì)菌在充足的氧氣條件下吸收、氧化和分解廢棄物的過(guò)程。有機(jī)物在生化降解時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，堆肥過(guò)程中的余熱會(huì)導(dǎo)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(xì)菌會(huì)死亡。好氧堆肥可分為3個(gè)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(xì)菌分解有機(jī)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(dāng)堆肥溫度升至45 ℃以上時(shí)，蛋白質(zhì)、纖維等難降解的有機(jī)物在有氧條件下會(huì)繼續(xù)被耐高溫細(xì)菌氧化分解，同時(shí)釋放出大量的熱量，使堆肥溫度升至60 ～ 70 ℃。當(dāng)有機(jī)物基本降解時(shí)，大量微生物死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)，產(chǎn)熱也停止。堆肥的溫度開(kāi)始逐漸降低。當(dāng)溫度在40 ℃左右時(shí)，堆肥基本達(dá)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(jī)物和細(xì)菌殘?jiān)L(zhǎng)，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(gè)階段，第一階段是固體廢物進(jìn)行好氧堆肥，第二階段為生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥。好氧堆肥是通過(guò)添加菌種對(duì)固體廢棄物進(jìn)行好氧發(fā)酵，并在高溫下分解有機(jī)物并殺死病原菌。制肥就是在堆肥成品的基礎(chǔ)上，添加無(wú)機(jī)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(jī)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(shí)接種菌種使固體廢物進(jìn)行發(fā)酵。將有機(jī)固體廢棄物、輔料、填充劑等按最佳的比例進(jìn)行混合，同時(shí)接種微生物菌劑以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程快速進(jìn)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(dá)到無(wú)害化的目的。另外，通過(guò)堆肥發(fā)酵過(guò)程降低了有機(jī)物料的水分含量，分解并礦化了有機(jī)物，釋放出N、P、K等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)使有機(jī)物料的性質(zhì)變得疏松、分散，便于儲(chǔ)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(jìn)行好氧堆肥，合理調(diào)整翻堆次數(shù)，一般開(kāi)始和后期翻堆次數(shù)可隔3 d進(jìn)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(jī)大分子，以滿足后續(xù)肥料生產(chǎn)過(guò)程的要求。

堆肥發(fā)酵后的有機(jī)固體廢棄物尚未達(dá)到腐熟，因此需在陳化車(chē)間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)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(huì)逐漸下降，最終穩(wěn)定在40 ℃左右時(shí)，堆肥完成。

3.2.4 粉劑制肥

制肥生產(chǎn)的目的是對(duì)堆肥進(jìn)行進(jìn)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(jì)效益。發(fā)酵物料篩分分級(jí)，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(yùn)送到成品倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存待售。

3.2.5 顆粒制肥

為便于機(jī)械化施肥，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的商品性，可把粉狀產(chǎn)品進(jìn)一步制粒，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多方面需求。經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟、篩分后的堆肥，進(jìn)入擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓造粒，后再篩分，包裝入庫(kù)，即可運(yùn)送到成品倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存待售。

4 結(jié)語(yǔ)

菹草產(chǎn)量巨大，采用菹草為原料制作有機(jī)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(gè)新的解決辦法，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。