CN101250018A - 一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法及其所得物的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，还涉及这种处理方法所得物的用途。一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将固化用的淤泥、污泥和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物控水干燥；2)将所述固化用的淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物配制组成需要加工的料土；3)将所述生物类固化蛋白酶原液用水稀释成生物类固化蛋白酶稀释液；加入所述料土中均匀搅拌混合成最佳含水量状态的酶土混合料；4)将所述酶土混合料堆放、闷料。本发明解决了目前淤泥、污泥和有毒有害固体废弃物的处理问题。

Description

一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法及其所得物的用途
技术领域
本发明涉及一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和被允许填埋处理的有毒有害固体废弃物的方法，还涉及这种处理方法所得物的用途。
背景技术
人类在建设物质文明的同时正在严重污染生态环境。而在治理产生的诸如江河湖泊的淤泥、污水处理厂出来的污泥、厂矿企业的各种有毒有害固体废弃物等物质，因处置不当已造成了二次污染，严重威胁了生态环境。目前，一般处理这类有毒有害物主要采用填埋法处置，但由于这类废弃物量大，其后果是既占用大量土地又浪费资源，且处理成本也高；在发达国家采用燃烧法来达到减量化填埋目的。可见目前除了最终填埋处置外尚无理想的方法，实属“世界性难题”。
生物类固化蛋白酶，如无任何化学添加剂的土壤固化酶，是一种全生物天然蛋白质，无毒无害，它除了和土壤中相关的微生物起作用外，不和任何其他物质发生作用。当它以一定配比搅拌在土壤里压实后，相关的微生物就得以迅速地大量繁殖和死亡。在自然界土壤中各种微生物的“死骸”堆积挤压“岩化”最终形成“沉积岩”(类似于海洋中珊瑚虫的尸体钙化形成的珊瑚礁那样，这个微生物尸体的堆积“岩化”过程，也就是自然界“沉积岩”的形成过程)。生物类固化蛋白酶是满足土壤里各种不同的微生物生命活动的必须“平台”。土壤里“生物类固化蛋白酶”的数量越多，就越能加快这些微生物的繁衍、死亡和累积它们“死骸”数量的过程，从而也就加快其“岩化”的时间，因而产生了强抗渗漏性、强抗压性等特性。而且随着时间的推移，这些微生物“死骸”数量的增加，其抗渗漏性、抗压性的特性也就越来越佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，以使淤泥、污泥和有毒有害固体废弃物在处理之后既达到环保要求，又能加以资源化利用。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
方案一为：
一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将固化用的淤泥控水干燥；
2)按所述淤泥体积计算好生物类固化蛋白酶原液的用量，将所述生物类固化蛋白酶原液用水稀释成生物类固化蛋白酶稀释液；向所述固化用的淤泥中加入所述生物类固化蛋白酶稀释液均匀搅拌混合成最佳含水量状态得酶土混合料；
3)将所述酶土混合料堆放、闷料。
方案二为：
一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，
其特征在于，包括以下步骤：
1)将固化用的淤泥、污泥和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物控水干燥；
2)按确定好的物料配比率将所述固化用的淤泥、污泥和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物配制组成需要加工的料土；
3)按所述料土体积计算好生物类固化蛋白酶原液的用量，将所述生物类固化蛋白酶原液用水稀释成生物类固化蛋白酶稀释液；向所述料土中加入所述生物类固化蛋白酶稀释液均匀搅拌混合成最佳含水量状态的酶土混合料；
4)将所述酶土混合料堆放、闷料。
进一步，方案一和方案二中所述的固化用的淤泥是100％淤泥或加入了黏土的淤泥。淤泥中加入黏土的目的是为了调整淤泥的固化能力(即自身固化或将污泥、有毒有害固体废弃物等固化在自身里，使有害物质不再渗透出来的能力)。固化能力与含泥量有关，我国南方地区的淤泥一般含泥量大，无需添加黏土。像我国山东黄河段中挖出的淤泥，基本上是细粉土，则需要加入黏土调整。加入黏土的量视具体情况而定，一般加入占总量(淤泥+黏土)体积10％～30％的黏土。
进一步，在方案一和方案二的步骤1)中控水后，喷洒一遍生物类固化蛋白酶原液与水按体积比1∶10000混合得到的稀释液。此比例的生物类固化蛋白酶稀释液具有快速渗透到淤泥、污泥和有毒有害固体废弃物内部，改变其结构，从而能加快淤泥、污泥和有毒有害固体废弃物的水分迅速挥发的功能。
进一步，方案一和方案二的步骤1)中所述固化用淤泥、污泥控和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物水干燥至含水量在8％～12％范围内。
进一步，方案二的步骤2)中所述的物料的配比率可按先在实验室里各个检测的数据而确定，下面的实施例为90％体积的的料土，10％体积的污泥或/和被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物。它也可是＜90％体积的料土，和＞10％体积的污泥或/和被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物。只要能达到环保要求，又能加以优化资源化利用即可。
进一步，方案二中所述的被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物是允许被填埋、并被粉碎成0.5～2.5cm粒径的固体有毒有害固体废弃物，如电池等。
进一步，方案一的步骤2)和方案二的步骤3)中所述的生物类固化蛋白酶原液用量按每立方米料土用30～33毫升计算。
进一步，方案一的步骤2)和方案二的步骤3)中所述的生物类固化蛋白酶稀释液由生物类固化蛋白酶原液与水按体积比为1∶500～5000的稀释倍率混合而成。具体操作时应视物料的湿度和气候如：温度、天气湿度、日照、风力等实际情况确定相宜的稀释倍率，其原则就是使酶土混合料达到最佳含水量；可分多次配制生物类固化蛋白酶稀释液，方法是“先浓后淡”，以控制好料土的含水量。让酶土混合料达到最佳含水量，以便施工时能被压实到最高的密实度。
本发明的目的的另一方面在于，提出上述方法所得的酶土混合料的用途。
上述处理方法的所得物，可作为高等级公路、堤坝、地下室、厂房地基、垃圾填埋场的基础层材料和作为抗渗层材料的用途。
本发明针对各种不同的淤泥(含有足量泥土的淤泥里已有足够的微生物)加入适合它们各自配比率的生物类固化蛋白酶稀释液，以加速其固化，在此同时可掺入一定比率(按体积比)的污泥或有毒有害固体废弃物(已被粉碎成0.5～2.5cm的粒径)，对所加入的污泥或有毒有害固体废弃物也要计算其体积，以确定另外需要加入的生物类固化蛋白酶(其用量同样按30～33毫升/立方米计，也同样按上述1∶500～5000的稀释倍率操作)，并与前述淤泥一起均匀搅拌后使之同时被固化在淤泥中。
在此前，应在相关实验室里先完成掺入淤泥中的污泥或其他被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物，按不同配比率所制作的各试模相关的渗透率和无侧限强度等检测工作。在得到既能满足国家严格的“环保渗漏”指标，又能满足材料所要求达到的“无侧限强度”等指标的配比率后(如：高等级道路、堤坝、地下室、厂房地基、垃圾填埋场基础层材料和抗渗层等材料的不同要求)就能进行规模操作和生产。
本发明所述的处理方法，利用“生物类固化蛋白酶”对土壤固化产生强抗渗漏性、强抗压性等特性，充分利用原本也需要经处理的河道、湖底清出之淤泥，能对污水厂每天产生的污泥和厂矿企业每天产生的各种有毒有害固体废弃物等物质，及时有效地加以固化处理，并得到可以资源化再利用的材料，而将无须再建有关的“填埋场”，保护了土地资源。本发明既解决了这些有毒有害物对环境造成的二次污染难题，又能使这些废弃物加以资源化利用。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1是实施例1中G1-1的轴向应变力关系曲线图
图2是实施例1中G1-2的轴向应变力关系曲线图
图3是实施例2中G1-1的轴向应变力关系曲线图
图4是实施例2中G1-2的轴向应变力关系曲线图
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
1.前期准备
先在实验室将当地清理出来、未用任何物料处理过的现成淤泥(该淤泥已经过控水干燥能进行实验操作用)，按100％淤泥，90％淤泥+10％黏土，80％淤泥+20％黏土，70％淤泥+30％黏土进行四组加入生物类固化蛋白酶的模块测试。模块大小15cm×15cm×15cm。每个模块加入0.1毫升生物类固化蛋白酶原液，稀释率按1∶500进行拌和，即0.1毫升生物类固化蛋白酶原液+50毫升水配成生物类固化蛋白酶的稀释液，如模料还达不到最佳含水量，可另加清水拌和到最佳含水量后制模。然后看它们经生物类固化蛋白酶处理后的“环保”和“物料”的数据是否能同时满足国家“环保渗漏”和“无侧限强度”的指标。以此确定好固化用的淤泥。如果100％淤泥已可以满足上述二项要求，则可不用再添加黏土就可直接作固化用的淤泥了。
2.工艺流程
泥土(包括固化用的淤泥、污泥和/或允许被填埋、并被粉碎成0.5～2.5cm粒径的有毒有害固体废弃物等)控水，喷洒一遍生物类固化蛋白酶原液与水按体积比1∶10000混合得到的生物类固化蛋白酶稀释液，干燥——按在实验室里确定好的最优配比率配入固化用的淤泥、污泥和允许被填埋、并被粉碎成0.5～2.5cm粒径的有毒有害固体废弃物等物质组成需加工的料土——按每立方米料土用30～33毫升计算好生物类固化蛋白酶原液量的用量，稀释生物类固化蛋白酶——向料土中加入生物类固化蛋白酶稀释液均匀搅拌混合成最佳含水量的酶土混合料——将酶土混合料堆放、闷料——按不同用途压实施工(如筑路、修堤、制砖、抗渗层等)。
实施例1
无锡纯100％太湖淤泥，控水干燥，使含水量被干化到10％上下；准备2个模具体积大小的淤泥料量(模具按15cm×15cm×15cm计)，这里用0.1毫升生物类固化蛋白酶原液(如美国爱酶生·乔特新科技有限公司出品的，下同)+50毫升水配成生物类固化蛋白酶的稀释液(1∶500)；然后将此稀释液料搅拌到上述的淤泥中，且与之均匀搅拌成“酶淤土混合料”(下称“酶淤土混合料”)；并将此“酶淤土混合料”调整到最佳含水量(如果太湿则凉晒、吹干，如果太干则加清水——视实际情况选定)后，按“泥饼土工特性试验”法的模式制作模块，其检测的抗渗漏率为：＜1.0×10-8；自然风干7天的“无侧限强度”检测为2264.67Kpa；14天的“无侧限强度”检测为2300.95Kpa。
检测的具体情况如下：
检测单位：无锡水文工程地质勘察院试验室
测试依据：GB/T50123-1999《土木试验方法标准》
主要设备名称：
电子天平            JA2003型
烘箱                101-2型
液塑限联合测定仪    GYS-2型
等应变直剪仪        DZJ-4型
固结仪              DG1/-ZH08-12G型
                    WG型
应变式控制三轴仪    TSZ30-2.0型
渗透仪              TWS-55型
检测结果表
野外土样编号 垂直渗透系数Kv 原状样抗压强度qu 土定名依规范GB/T50123-1999 备注
cm/s kPa 分类
G1-1 ＜1.0E-08 2264.67 七天
G1-2 ＜1.0E-08 2300.95 十四天
无侧限抗压强度试验记录表
野外土样编号：G1-1
原状样高度：10.00cm直径：3.94cm扰动样高度：0.00cm直径：0.00cm
量力环率定系数：4.17N/0.01mm手轮每转一周螺旋杆上升高度：0.200mm
试样类型 序号 1 2 3 4 5 6
原状试样 手轮转数(n) 0.5 1 1.5 2 2.5 3
量力环读数(0.01mm) 400 485 540 600 645 682.5
轴向变形(mm) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
轴向应变(％) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
校正后面积(cm2) 12.25 12.32 12.38 12.44 12.50 12.57
轴同荷重(N) 1668.00 2022.45 2251.80 2502.00 2689.65 2846.03
轴向应力(kPa) 1361.25 1642.22 1819.21 2011.09 2150.89 2264.27
轴向应变力关系曲线图见图1。
野外土样编号：G1-2
原状样高度：10.00cm  直径：3.94cm扰动样高度：0.00cm直径：0.00cm
量力环率定系数：4.17N/0.01mm手轮每转一周螺旋杆上升高度：0.200mm
试样类型 序号 1 2 3 4 5
原 手轮转数(n) 0.5 1 1.5 2 2.5
状试样 量力环读数(0.01mm) 312 450 550 620 690
轴向变形(mm) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
轴向应变(％) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
校正后面积(cm2) 12.25 12.32 12.38 12.44 12.50
轴向荷重(N) 1301.04 1876.50 2293.50 2585.40 2877.30
轴向应力(kPa) 1061.77 1523.71 1852.90 2078.12 2300.95
轴向应变力关系曲线图见图2。
实施例2
无锡太湖淤泥90％，经污水厂处理后的工业污泥10％，控水干燥，使含水量被干化到10％上下，将它们均匀混合；准备2个模具体积大小的淤、污泥料量(模具按15cm×15cm×15cm计)，这里用生物类固化蛋白酶0.1毫升生物类固化蛋白酶原液+50毫升水配成生物类固化蛋白酶的稀释液(1∶500)；然后将此稀释液料搅拌到上述的淤、污泥中，且与之均匀搅拌成“酶淤、污土混合料”(下称“酶淤、污土混合料”)；并将此“酶淤、污土混合料”调整到最佳含水量(凉晒、吹干或再加清水——视实际情况选定)后，按“泥饼土工特性试验”法的模式制作模块，其检测的抗渗漏率为：＜1.0×10-8；自然风干7天的“无侧限强度”检测为1546.01Kpa；14天的“无侧限强度”检测为2324.48Kpa。
检测的具体情况如下：
检测单位：无锡水文工程地质勘察院试验室
测试依据：GB/T50123-1999《土木试验方法标准》
主要设备名称：
电子天平    JA2003型
烘箱                101-2型
液塑限联合测定仪    GYS-2型
等应变直剪仪        DZJ-4型
固结仪              DG1/-ZH08-12G型
                    WG型
应变式控制三轴仪    TSZ30-2.0型
渗透仪              TWS-55型
检测结果表
野外土样编号 垂直渗透系数Kvcm/s 原状样抗压强度qukPa 土定名依规范GB/T50123-1999分类 备注
G1-1 ＜1.0E-08 1546.01 七天
G1-2 ＜1.0E-08 2324.48 十四天
无侧限抗压强度试验记录表
野外土样编号：G1-1
原状样高度：10.00cm直径：3.94cm扰动样高度：0.00cm直径：0.00cm
量力环率定系数：4.17N/0.01mm手轮每转一周螺旋杆上升高度：0.200mm
试样类型 序号 1 2 3 4 5 6
原状 手轮转数(n) 0.5 1 1.5 2 2.5 3
量力环读数(0.01mm) 243 288 341 385 420 466
轴向变形(mm) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
轴向应变(％) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
试样 校正后面积(cm2) 12.25 12.32 12.38 12.44 12.50 12.57
轴向荷重(N) 1013.31 1200.96 1421.97 1605.45 1751.40 1943.22
轴向应力(kPa) 826.96 975.17 1148.80 1290.45 1400.58 1546.01
轴向应变力关系曲线图见图3。
野外土样编号：G1-2
原状样高度：10.00cm直径：3.94cm扰动样高度：0.00cm直径：0.00cm
量力环率定系数：4.17N/0.01mm手轮每转一周螺旋杆上升高度：0.200mm
试样类型 序号 1 2 3 4
原状试样 手轮转数(n) 0.5 1 1.5 2
量力环读数(0.01mm) 420 530 629 693.5
轴向变形(mm) 0.50 1.00 1.50 2.00
轴向应变(％) 0.50 1.00 1.50 2.00
校正后面积(cm2) 12.25 12.32 12.38 12.44
轴向荷重(N) 1751.40 2210.10 2622.93 2891.90
轴向应力(kPa) 1429.31 1794.59 2119.05 2324.48
轴向应变力关系曲线图见图4。
实施例3
无锡太湖淤泥90％，被粉碎成0.5～2.5cm粒径的电池10％，控水干燥，使含水量被干化到10％上下，将它们均匀混合；准备2个模具体积大小的淤、污泥料量(模具暂按15cm×15cm×15cm计)，这里用生物类固化蛋白酶0.1毫升生物类固化蛋白酶原液+50毫升水配成生物类固化蛋白酶的稀释液(1∶500)；然后将此稀释液料搅拌到上述的淤、污泥中，且与之均匀搅拌成“酶淤、电池混合料”(下称“酶淤、电池混合料”)；并将此“酶淤、电池混合料”调整到最佳含水量(凉晒、吹干或再加清水——视实际情况选定)后，按“泥饼土工特性试验”法的模式制作模块，其检测的抗渗漏率为：＜1.0×10-8；自然风干7天的“无侧限强度”检测为1300Kpa；14天的“无侧限强度”检测为2200Kpa。
(上述“酶淤土混合料”、“酶淤、污土混合料”和“酶淤、电池混合料”为“酶土混合料”的下位概念。)
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1、一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将固化用的淤泥控水干燥；
2)按所述淤泥体积计算好生物类固化蛋白酶原液的用量，将所述生物类固化蛋白酶原液用水稀释成生物类固化蛋白酶稀释液；向所述固化用的淤泥中加入所述生物类固化蛋白酶稀释液均匀搅拌混合成最佳含水量状态得酶土混合料；
3)将所述酶土混合料堆放、闷料。
2、一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将固化用的淤泥、污泥和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物控水干燥；
2)按预先在实验室里确定好的物料配比率将所述固化用的淤泥、污泥和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物配制组成需要加工的料土；
3)按所述料土体积计算好生物类固化蛋白酶原液的用量，将所述生物类固化蛋白酶原液用水稀释成生物类固化蛋白酶稀释液；向所述料土中加入所述生物类固化蛋白酶稀释液均匀搅拌混合成最佳含水量状态的酶土混合料；
4)将所述酶土混合料堆放、闷料。
3、根据权利要求2所述的一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于：所述的固化用的淤泥是100％淤泥或加入了黏土的淤泥。
4、根据权利要求2所述的一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于：在步骤1)中控水后，先喷洒一遍生物类固化蛋白酶原液与水按体积比1∶10000混合得到的稀释液。
5、根据权利要求2所述的一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于：步骤1)中所述固化用淤泥、污泥控和/或被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物中的水干燥至含水量在8％～12％范围内。
6、根据权利要求2所述的一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于：所述的被粉碎成一定粒径的有毒有害固体废弃物是允许被填埋、并被粉碎成0.5～2.5cm粒径的固体有毒有害固体废弃物。
7、根据权利要求2所述的一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥和/或有毒有害固体废弃物的方法，其特征在于：步骤3)中所述的生物类固化蛋白酶原液用量按每立方米料土用30～33毫升计算。
8、根据权利要求2所述的一种利用淤泥固化污泥和/或有毒有害固体废弃物的生物类固化蛋白酶处理方法，其特征在于：3)中所述的生物类固化蛋白酶稀释液由生物类固化蛋白酶原液与水的按体积比为1∶500-5000的稀释倍率混合而成。
9、权利要求1或2所述的处理方法的所得物，作为高等级公路、堤坝、地下室、厂房地基、垃圾填埋场的基础层材料和抗渗层材料的用途。
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