菹草综合利用探讨

顾修强，王 静，杨鑫康，曹 雨

(1.山东省泰安市生态环境局肥城分局，山东 泰安 266000；2.泰安维特瑞环保科技有限公司，山东 泰安 271000)

1 引言

湖泊中适量的菹草对水体有很好的净化效果。菹草茎叶能明显去除水中的氮、磷等营养物质。原因是菹草的茎叶具有吸收功能，其独特的能力可以有效抑制藻类的过度生长，增加湖水的透明度，保证一定时间内的水质[1～3]。但当菹草衰亡的时候反而会向水体中释放大量的N、P等营养物质，从而引起水体富营养化，进而造成水质恶化，引发水体的二次污染[4～6]。因此将菹草为原料制作有机肥不仅能够废物利用而且能够改善水生态环境。

菹草，别名虾藻、扎草，眼子菜科眼子菜属，是一种多年生的沉水草本，根茎近乎圆柱形，茎微扁且分支较多，基部匍匐于地面生长，节处会生长出须根，叶片呈条形，长大约3～8 cm之间，宽大约3～10 mm之间。叶缘为浅波形状的细锯齿；叶脉平行顶端连接，中脉近基部两伴有通气组织形成的细纹。穗状的花序生长在顶部，花序梗为棒状与茎相比较细，花较小，果实为卵形。

2 菹草的正负环境效益分析

2.1 菹草的正面效益

2.1.1 去除水体悬浮物

菹草的繁殖能力强，茂密的植株能够显著减低水的流速，从而拦截水中的悬浮物，同时其茎叶能够吸收水中沉降的悬浮物，根也可以固着底泥，有效防止底泥的再悬浮。

2.1.2 去除水体的营养盐

国内外研究表明，菹草在修复富营养化水体的过程中主要通过根系吸收沉积物中的营养物质。

2.1.3 抑制藻类的生长

菹草能净化和修复富营养化水体。菹草一方面可以吸收水中的氮和磷，另一方面可以抑制藻类的生长。菹草与藻类竞争所用的营养物质及矿物质来抑制藻类的生长，同时菹草植株较高甚至伸出水面，会降低藻类生长所需要的光照并影响其生长。

2.2 菹草的负面环境效益

夏初季节菹草腐烂分解过程中，植株中大量累积吸收的N、P向水体中释放[7,8]。菹草的腐烂和分解会导致水中溶解氧含量急剧下降，进而导致水质恶化。同时，菹草还会释放氮、磷等营养物质，导致水体富营养化。菹草向水中释放氮和磷的过程缓慢且持续时间长，其对水体的影响是一个长期的过程[9,10]。

3 菹草堆肥技术

3.1 菹草堆肥的原理

菹草堆肥是利用高温好氧快速堆肥技术生产有机肥。好氧堆肥是指好氧细菌在充足的氧气条件下吸收、氧化和分解废弃物的过程。有机物在生化降解时会产生热量，堆肥过程中的余热会导致堆肥物料温度上升，这将使耐高温微生物迅速繁殖，一些不耐高温的细菌会死亡。好氧堆肥可分为3个阶段:升温阶段、高温阶段和熟化阶段。

(1)升温阶段。不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合物和脂肪，并释放热量使温度升高到15 ～ 40 ℃。

(2)高温阶段。当堆肥温度升至45 ℃以上时，蛋白质、纤维等难降解的有机物在有氧条件下会继续被耐高温细菌氧化分解，同时释放出大量的热量，使堆肥温度升至60 ～ 70 ℃。当有机物基本降解时，大量微生物死亡或进入休眠状态，产热也停止。堆肥的温度开始逐渐降低。当温度在40 ℃左右时，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。

(3)熟化阶段。堆体冷却至室温后，微生物借助难分解的残留有机物和细菌残渣生长，腐殖质稳定，堆肥完成。

3.2 高温好氧发酵工艺

好氧堆肥的工艺，主要有两个阶段，第一阶段是固体废物进行好氧堆肥，第二阶段为生产有机复合肥。好氧堆肥是通过添加菌种对固体废弃物进行好氧发酵，并在高温下分解有机物并杀死病原菌。制肥就是在堆肥成品的基础上，添加无机肥料以提高其肥效和商品性。具体工艺流程如图1所示。

图1 有机肥生产工艺

3.2.1 混合调质

将工艺中的物料水分和碳氮比调整至最佳状态，同时接种菌种使固体废物进行发酵。将有机固体废弃物、辅料、填充剂等按最佳的比例进行混合，同时接种微生物菌剂以促进发酵过程快速进行。

3.2.2 好氧堆肥

好氧堆肥是利用高温杀死废物中的寄生卵和病原微生物，从而达到无害化的目的。另外，通过堆肥发酵过程降低了有机物料的水分含量，分解并矿化了有机物，释放出N、P、K等营养物质，同时使有机物料的性质变得疏松、分散，便于储存和使用。

根据堆肥物料的温度、湿度、含氧量等参数的变化，在发酵条形垛中进行好氧堆肥，合理调整翻堆次数，一般开始和后期翻堆次数可隔3 d进行一次，中间7～8 d一次即可，堆肥周期约为20～30 d。

3.2.3 陈化

陈化可以降解、固定和干燥固体废物中的有机大分子，以满足后续肥料生产过程的要求。

堆肥发酵后的有机固体废弃物尚未达到腐熟，因此需在陈化车间内继续进行翻堆操作，直至物料腐熟。陈化周期约为15～20 d，在此期间堆肥的温度会逐渐下降，最终稳定在40 ℃左右时，堆肥完成。

3.2.4 粉剂制肥

制肥生产的目的是对堆肥进行进一步的处理，以提高肥料利用率和堆肥产品的商品化，从而提高堆肥的综合经济效益。发酵物料筛分分级，筛分物在混合间配料继续发酵。发酵产物经配料、添菌、包装等流程，即可运送到成品仓库储存待售。

3.2.5 颗粒制肥

为便于机械化施肥，进一步提高产品的商品性，可把粉状产品进一步制粒，以满足农业生产的多方面需求。经过发酵腐熟、筛分后的堆肥，进入挤压机进行挤压造粒，后再筛分，包装入库，即可运送到成品仓库储存待售。

4 结语

菹草产量巨大，采用菹草为原料制作有机肥，不仅可以废物利用，而且能够改善水生态环境，这就为菹草的合理化利用提供了一个新的解决办法，对生态系统具有重要意义。