本发明涉及污泥处理，具体涉及一种有机营养土及其制备方法和应用。
背景技术：
1、白酒产业是我国的传统产业，在贵州省经济建设和发展中起着举足轻重的作用。随着白酒行业的蓬勃发展，产能的增加带来大量的发酵废水产生，废水处理将产生大量的沉淀污泥。剩余污泥量大、处置难等已成为制约行业高质量发展的重要因素，以贵州茅台等酱香型白酒为例，污泥产量约为废水量的0.5％，污泥产量极大，处置难度大，容易造成生态环境破坏和二次污染。目前，制酒污泥处置方式主要是协同焚烧处置，尚未研究出其他综合利用途径。
2、目前传统污泥的处置方式主要包括卫生填埋、焚烧、材料化利用、园林化利用、能源化利用等，这些处理方法不仅会造成资源浪费、环境污染等问题，而且还会消耗大量能源。污泥堆肥化处理是土地利用的主要前处理方式之一，堆肥是有机废弃物的生物降解、自热和好氧过程。但由于污泥c/n低，直接堆肥常出现因堆肥时产生的温度及高温持续时长不足，导致污泥好氧堆肥无害化处理困难、氮素大量流失等问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种有机营养土及其制备方法和应用。本发明实现了制酒污泥的无害化处理，克服了以往的堆肥技术发酵温度低、腐殖化程度低、灭菌效果差等缺点，可应用于污染土壤修复、农田、园林绿化、育苗等领域。
2、第一方面，本发明提供一种有机营养土，其包括制酒污泥的发酵产物，所述发酵产物通过制酒污泥在促腐剂的作用下进行有氧发酵得到，其中，所述促腐剂包括发酵菌、纤维素酶和蛋白酶，所述发酵菌包括芽孢杆菌、固氮菌、放线菌、真菌、酵母菌和乳酸菌。
3、本发明所用促腐剂选用特定的细菌、放线菌等多种微生物复配，各菌种之间互不拮抗，互惠共生，它们可在不同温区生长繁殖，相互发挥效力，从根本上保障了发酵效果，可以使制酒污泥快速达到高温、控制发酵过程中臭气的产生，缩短制酒污泥腐熟进程，降低发酵体c/n比、提高氮、磷营养元素，同时有效杀灭病原体和降解有机污染物，提高营养土质量。同时还添加了纤维素酶和蛋白酶，可以充分分解纤维和蛋白质，能够达到升温、除臭、消除病虫害、杂草种子和富集养分的效果。此外，这些微生物还能分泌出多种代谢产物，与植物根系接触后，刺激植物生长，调节新陈代谢，提高植物的综合抗御能力；代谢产物还能够减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作物提供舒适的生长环境。
4、根据本发明的一些实施方式，所述制酒污泥的含水率(以湿基计)为60％～90％，例如60％、70％、80％、85％、90％等，优选60％～80％。
5、根据本发明的一些实施方式，所述制酒污泥的ph值为6.5～8.0。
6、根据本发明的一些实施方式，所述制酒污泥的重金属含量低于2000mg/kg。
7、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述制酒污泥的有机质含量为10wt％～40wt％，例如10wt％、15％wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％等，优选25wt％～40wt％。
8、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述制酒污泥的全氮含量为40～65g/kg，全磷含量为35～50g/kg，全钾含量为1～10g/kg。
9、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述制酒污泥的全氮含量为45～60g/kg，全磷含量为35～50g/kg，全钾含量为3～5g/kg。
10、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述制酒污泥的碱解氮含量为1000～2000mg/kg，有效磷含量为1000～2000mg/kg，速效钾含量为15000～20000mg/kg。
11、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述制酒污泥的碱解氮含量为1500～2000mg/kg，有效磷含量为1000～1500mg/kg，速效钾含量为15000～20000mg/kg。
12、本发明中，所述制酒污泥包括但不限于：白酒污泥。在一些实施方式中，所述白酒污泥为粮食(例如玉米、高粱、小麦等)发酵酿造白酒工艺中得到的污泥。
13、根据本发明的一些实施方式，以质量份数计，所述促腐剂包括发酵菌3～8份，纤维素酶1～3份，蛋白酶0.5～1.5份。
14、根据本发明的一些实施方式，以质量份数计，所述促腐剂包括发酵菌5份，纤维素酶2份，蛋白酶1份。
15、根据本发明的一些实施方式，所述发酵菌中，芽孢杆菌、固氮菌、放线菌、真菌、酵母菌和乳酸菌的质量比为(2～3)：(0.5～1.5)：(2～3)：(1～3)：(0.5～1.5)：1。
16、根据本发明的一些实施方式，以质量份数计，所述发酵菌包括：芽孢杆菌2～3份、固氮菌0.5～1.5份、放线菌2～3份、真菌1～3份、酵母菌0.5～1.5份、乳酸菌1份。
17、根据本发明的一些实施方式，以质量份数计，所述发酵菌包括：芽孢杆菌3份、固氮菌1份、放线菌3份、真菌2份、酵母菌1份、乳酸菌1份。
18、根据本发明的一些实施方式，所述芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌。在一些实施方式中，所述草芽孢杆菌包括低温枯草芽孢杆菌、中温枯草芽孢杆菌、高温枯草芽孢杆菌中的一种或多种。本发明中所述低温指5～15℃，中温指15～35℃，高温指35～55℃。
19、根据本发明的一些实施方式，所述固氮菌包括根瘤菌。
20、本发明中，促辅剂中加入放线菌，有助于分解纤维素。加入酵母菌有助于促进植物对养分的吸收。加入乳酸菌的作用是杀灭虫卵、杂草种子等。
21、根据本发明的一些实施方式，所述真菌包括哈茨木霉菌。哈茨木霉菌主要用于防止病虫害。
22、根据本发明的一些实施方式，所述促腐剂的有效活菌数不低于500×108cfu。
23、根据本发明的一些实施方式，所述促腐剂的纤维素酶活不低于60u/g。
24、根据本发明的一些实施方式，促腐剂的蛋白酶活不低于70u/g。
25、根据本发明的一些实施方式，所述促腐剂的ph值为6.0～8.0。
26、根据本发明的一些实施方式，所述制酒污泥中还添加有辅料。根据本发明的一些实施方式，所述辅料包括锯末、烟末和秸秆。锯末可以调整污泥含水率和c/n比，改善堆料的透气性，满足微生物生长繁殖的条件，加速污泥快速腐熟。烟末具有杀灭回虫卵、病原菌、寄生虫、孢子等有害微生物作用。本发明所述秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，包括但不限于水稻、高粱、玉米、辣椒等秸秆。秸秆中存有农作物光合作用一半以上的产物，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，在发酵过程中增加其通气性，为微生物生长提供载体，加快污泥腐熟，缩短发酵时间，使污泥形成疏松的腐殖质。
27、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述制酒污泥的质量占比为50～70％，例如55％、60％、65％、70％等。
28、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述锯末的质量占比为8～20％，例如10％、12％、15％、18％、20％等。
29、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述烟末的质量占比为5～10％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
30、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述秸秆的质量占比为5～15％，例如5％、8％、10％、12％、15％等。
31、根据本发明的一些实施方式，所述促腐剂的用量占所述制酒污泥和辅料总质量的0.01～1％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％等，优选为0.01～0.1％。
32、根据本发明的一些实施方式，所述有机营养土的ph值为7～9。
33、根据本发明的一些实施方式，所述有机营养土的孔隙率为30％～40％。
34、根据本发明的一些实施方式，所述有机营养土的有机质含量为30％以上。
35、根据本发明的一些实施方式，以干基计，所述有机营养土的总养分(n+p2o5+k2o)的质量分数为4～10％。
36、根据本发明的一些实施方式，所述有机营养土的平均粒径为2～4mm。
37、第二方面，本发明提供一种制备第一方面所述的有机营养土的方法，包括如下步骤：
38、s1.将所述制酒污泥与可选的辅料、所述促腐剂混合并进行有氧发酵，得到发酵产物，其中有氧发酵过程中进行多次翻堆处理；
39、s2.将所述发酵产物粉碎过筛得到所述有机营养土。
40、根据本发明的一些实施方式，所述辅料包括锯末、烟末和秸秆。锯末可以调整污泥含水率和c/n比，改善堆料的透气性，满足微生物生长繁殖的条件，加速污泥快速腐熟。烟末具有杀灭回虫卵、病原菌、寄生虫、孢子等有害微生物作用。本发明所述秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，包括但不限于水稻、高粱、玉米、辣椒等秸秆。秸秆中存有农作物光合作用一半以上的产物，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，在发酵过程中增加其通气性，为微生物生长提供载体，加快污泥腐熟，缩短发酵时间，使污泥形成疏松的腐殖质。
41、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述制酒污泥的质量占比为50～70％，例如55％、60％、65％、70％等。
42、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述锯末的质量占比为8～20％，例如10％、12％、15％、18％、20％等。
43、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述烟末的质量占比为5～10％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％等。
44、根据本发明的一些实施方式，基于所述制酒污泥和辅料的总质量，所述秸秆的质量占比为5～15％，例如5％、8％、10％、12％、15％等。
45、根据本发明的一些实施方式，所述促腐剂的用量占所述制酒污泥和辅料总质量的0.01～1％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％等，优选为0.01～0.1％。
46、根据本发明的一些实施方式，所述有氧发酵的温度为35℃～65℃，例如35～65℃，或者50～55℃，或者60～65℃。
47、根据本发明的一些实施方式，所述有氧发酵的时间为10～15天。
48、根据本发明的一些实施方式，所述翻堆处理包括使用翻抛机对发酵物料进行翻抛。
49、通常情况下，初始发酵时，堆体温度会很快升至70～80℃，当达到这种高温状态下将会影响微生物的生长繁殖，因此又需要加大通气量，降低堆体温度，而翻堆处理则是一种有效的发酵温度调节措施，可通过控制翻堆的次数控制发酵温度，提高发酵效率。
50、根据本发明的一些实施方式，所述翻抛的频率为1～2次/天。
51、根据本发明的一些实施方式，步骤(1)包括：
52、s11.第一阶段有氧发酵：将制酒污泥与辅料、促腐剂混合，通风供氧，进行第一阶段有氧发酵，控制第一阶段有氧发酵温度为50～55℃，发酵时间为2～3天；
53、s12.第二阶段有氧发酵：第一阶段有氧发酵完成后，使用翻抛机对第一阶段有氧发酵后的产物每天翻抛1～2次，连续翻抛4～6天，进行第二阶段有氧发酵，控制第二阶段有氧发酵温度为60～65℃，发酵时间为4～6天；
54、s13.第三阶段有氧发酵：第二阶段有氧发酵完成后，使用翻抛机对第二阶段有氧发酵后的产物每天翻抛1～2次，连续翻抛2～4天，进行第三阶段有氧发酵，控制第三阶段有氧发酵温度为35～55℃，发酵时间为2～4天。
55、本发明通过在发酵过程中进行翻抛处理控制发酵温度，50℃～65℃是促腐剂中的微生物生长的最佳温度范围，温度太低发酵效率低，温度太高会使微生物死亡，不利于发酵。
56、本发明的制备方法，为连续的好氧发酵工艺，并结合翻抛处理，经过多次(例如三次)温度的动态循环变化，即第一次有氧发酵：发酵第0～3天，迅速升温到50℃左右；第二次有氧发酵：温度升至65℃左右，发酵时间约5天；第三次发酵：温度逐渐降低，微生物发酵过程基本完成，发酵时间约3天，降至常温，发酵过程结束。翻抛时可使槽内物料向后移动，每翻一次向后移动，这样发酵物料就在池内产生一定的位移，使物料在池内有规律、等距离的渐进式后移，每天从发酵池尾端将发酵好的物料运走，将发酵池前端腾出的空间补充新的发酵物料，从而形成了一种连续的好氧发酵过程。整个发酵周期短，10天左右(其中升温期2天，发酵腐熟期7～8天)即可使物料快速腐熟。
57、此外，本发明发酵产物的干燥不涉及供热源，干燥采用堆积发酵翻抛自然蒸发，在干燥区内翻抛机可多次搅拌翻抛，以利于走水，搅拌发酵、干燥时应充分利用搅拌机的正、反转功能，控制槽内物料的发酵、干燥周期。当水分蒸发后的含水量下降到30％左右，成为腐熟料呈棕褐色，颗粒直径≤2cm，进入下一阶段的粉碎、筛分工序。
58、本技术的方法采用池式连续发酵技术，在有益微生物的基础上，人为提供发酵所需的温度和氧气，使发酵在池内可控条件下进行，减少了自然界不利因素的影响，确保常年能够生产，使之与养殖业的特点相适应。采用先进的发酵技术和翻堆设备，可根据用户情况实现单机或多机并联生产，生产规模大。
59、第三方面，本发明提供第一方面所述的有机营养土或者第二方面所述的方法制备的有机营养土在土壤修复、土壤改良、有机肥料、园林绿化、育苗中的应用。
60、根据本发明的一些实施方式，所述应用包括：将所述有机营养土添加到土壤中进行土壤修复或土壤改良。
61、在一些实施方式中，所述有机营养土在土壤中的添加量为10wt％～30wt％，例如10wt％～20wt％；或者20wt％～30wt％。
62、在一些实施方式中，所述应用包括：将所述有机营养土添加到含有煤矸石的土壤中进行土壤修复或土壤改良。在一些实施方式中，所述有机营养土在含有煤矸石的土壤中的添加量为20wt％～30wt％。
63、在一些实施方式中，所述应用包括：将所述有机营养土添加到贫瘠耕地土壤中进行土壤修复或土壤改良。在一些实施方式中，所述有机营养土在贫瘠耕地土壤中的添加量为10wt％～20wt％。
64、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
65、1.本发明的有机营养土实现了制酒污泥的无害化处理，将废物资源再利用，具有高有机质和高养分含量的特点，可用作土壤产品，以实现土壤污染修复或作为土壤改良剂或优质肥料，也可运用于农田、园林绿化、育苗等领域，尤其是有机质和氮磷钾速效养分的含量高，施用后能达到快速刺激作物生长的目的，减少缓苗期和作物初始阶段对养分的需求。
66、2.本发明使用的促腐剂所含的微生物在不同的温度梯度内表现出不同的功能，经过高温发酵后，蛔虫卵等对作物有害的害虫和病原菌基本被消灭，减少了施入土壤中有害物质的量。施用本发明的有机营养土不仅能为土壤补充新的有机质，而且在植物根际微生态系统内引殖大量的有益微生物，促使作物生长处于良性循环状态，使许多有害微生物处于次生地位，难以形成影响作物生长发育的优势种群。此外，经过腐熟处理施入土壤后对作物安全，不会发生经其他方法处理而发生的烧根烧苗现象。
67、3.本发明制备有机营养土的方法，通过在制酒污泥的有氧发酵过程中，加入含有特定微生物菌群的促腐剂增强堆肥效果，活性微生物可以降解污泥中的重金属或其他有毒有害成分，以消除有害物质和有毒物质，同时污泥的体量可以减少40％～50％，符合无害化处置要求；此外，本发明的方法通过在制酒污泥有氧发酵过程中进行多次翻堆处理，有效调整发酵温度，实现发酵温度的动态循环变化和可控性，避免发酵温度过高或过低，影响发酵效率。本发明的方法发酵周期短，10天左右即可使物料快速腐熟。
1.一种有机营养土，其包括制酒污泥的发酵产物，所述发酵产物通过制酒污泥在促腐剂的作用下进行有氧发酵得到，其中，所述促腐剂包括发酵菌、纤维素酶和蛋白酶，所述发酵菌包括芽孢杆菌、固氮菌、放线菌、真菌、酵母菌和乳酸菌。
2.根据权利要求1所述的有机营养土，其特征在于，以质量份数计，所述促腐剂包括发酵菌3～8份，纤维素酶1～3份，蛋白酶0.5～1.5份；
3.根据权利要求1或2所述的有机营养土，其特征在于，所述促腐剂的有效活菌数不低于500×108cfu；和/或，纤维素酶活不低于60u/g；和/或，蛋白酶活不低于70u/g；和/或，所述促腐剂的ph值为6.0～8.0。
4.根据权利要求1～3任一项所述的有机营养土，其特征在于，所述制酒污泥中还添加有辅料，优选地，所述辅料包括锯末、烟末和秸秆；
5.根据权利要求1～4任一项所述的有机营养土，其特征在于，所述有机营养土的ph值为7～9；和/或，孔隙率为30％～40％；和/或，有机质含量为30％以上；和/或，总养分(n+p2o5+k2o)的质量分数为4～10％；和/或，所述有机营养土的平均粒径为2～4mm。
6.一种制备权利要求1～5任一项所述的有机营养土的方法，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有氧发酵的温度为35℃～65℃，发酵时间为10～15天；和/或，
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述翻堆处理包括使用翻抛机对发酵物料进行翻抛；优选地，所述翻抛的频率为1～2次/天。
9.根据权利要求6～8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：
10.如权利要求1～5任一项所述的有机营养土或者如权利要求6～9任意一项所述的有机营养土在土壤修复、土壤改良、有机肥料、园林绿化、育苗中的应用；
