CN106222102A - 一种多菌种联合微生物固土方法 - Google Patents
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Abstract
一种多菌种联合微生物固土方法,步骤包括a.将产尿酶菌、硝化菌、亚硝化菌按照一定的比例接种于培养基中培养制成多菌混合液;b.将反硝化菌接种于培养基中制成反硝化菌胶结液;c.利用注浆泵(3)通过多菌混合液注浆管(1)将预先培养的多菌混合液注入砂土地基(6)中,再利用注浆泵(3)通过反硝化菌胶结液注浆管(2)将反硝化菌胶结液注入砂土地基(6)中,静置6~8h;d.重复步骤c4~6次,完成加固。
Description
技术领域
本发明涉及一种多菌种联合微生物固土方法的方法,属于地基处理的技术领域。
背景技术
MICP(微生物诱导方解石沉积)技术是近年来众多国内外专业人士研究的新型土体加固方法,不同代谢类型的微生物可以形成不同的MICP方式,目前可供选择的MICP方式主要有:尿素水解、反硝化作用、三价铁还原和硫酸盐还原;但是这些微生物加固方法还存在着很多问题,其中副产物的二次污染问题亟待解决。
现有技术一的技术方案
产脲酶菌固土技术,通过注浆等方式将产尿酶菌菌液以及尿素、CaCl2胶结溶液依次注入待加固地层中,然后等待微生物诱导出碳酸钙结晶体完成对地基土的加固,经过微生物注浆加固方法处理后的地基,承载力得到明显的提高。
现有技术一的缺点
反应的副产物NH4Cl对环境造成了一定的污染,在现场应用时需进行排放物处理,因此增加了污染风险与工程的造价。
现有技术二的技术方案
反硝化菌固土技术,通过注浆等方式将反硝化菌菌液以及胶结溶液Ca(CH3COO)2依次注入待加固土层中,然后等微生物通过反硝化作用诱导碳酸钙结晶,实现了对土体的加固,该技术环保无污染,此外,氮气的生成降低了土的饱和度,并且可以改善砂土地基土的抗液化性能。
现有技术二的技术缺点
反硝化作用形成的部分碳酸钙晶体太小尚不足以吸附于砂土颗粒表面(范珊珊.微生物反硝化加固土体初探[D].华中科技大学,2012),因此,难以对土体进行有效的胶结加固,另外,单一的采用反硝化固土技术加固地基,反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对加固地基的复绿不利。
发明内容
针对单一菌种MICP固土过程中产生的NH4Cl等副产物对周围环境的污染与效果不佳的问题,以专门的培养基配方与注浆方法,将产脲酶菌、硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌组合运用固化松散砂土,利用各菌种间代谢产物与养分需求的相互利用性,强化固土效果,同时消除有害物排放。
技术方案
为了实现本发明的目的,本发明公开了一种多菌种联合微生物固土方法,该方法步骤如下:
a.制备多菌混合液,首先将产尿酶菌、硝化菌、亚硝化菌以1∶1∶1.5的浓度比例接种于培养基中,该培养基的组分为:浓度为30g/L的葡萄糖、浓度为10g/L大豆蛋白胨、浓度为50g/L尿素、浓度为0.03g/L的NiCl2、浓度为0.2g/L的KH2PO4,浓度为0.14g/L的MgSO4·5H2O,浓度为0.5g/L的NaCl,浓度为0.5g/L的Na2CO3,浓度为0.1g/L的FeSO4,浓度为0.01g/L的MnSO4·4H2O,浓度为0.5g/L的CaCO3,在培养时通过搅拌以及吹入氧气的方式供氧,保持溶解氧浓度在3~5mg/L的范围,并使用Na2CO3控制PH值在5~8的范围内,环境温度为30℃,培养48小时,制成多菌混合液;
b.制备反硝化菌胶结液,将浓度为3×108个/L的反硝化细菌接种于培养基中,该培养基组分为:浓度为2g/L的KNO3,浓度为5g/L的柠檬酸钠,浓度为1g/L的K2HPO4,浓度为1g/L的KH2PO4,浓度为0.2g/L的MgSO4·5H2O,浓度为4g/L的Ca(CH3COO)2,浓度为50g/L的尿素,PH值为8,环境温度为30℃,培养48小时,制成反硝化菌胶结液;
c.微生物注浆,(I)利用注浆泵(3)将多菌混合液通过预先布设在土中的多菌混合液注浆管(1)注入土体(6),至待加固土体注满后,紧接着利用注浆泵3将反硝化菌胶结液通过预先布设在土中的反硝化菌胶结液注浆管(2)注入土体(6),静置6~8h;(II)重复步骤(I)4~6次,完成加固。
本发明的有益效果:
1.利用各菌种间代谢产物与养分需求的相互利用性,较之单一菌种微生物固土技术,减少了处理工序,节省了原料消耗,消除单一菌种微生物固土过程中的有害物NH4 +的排放。
2.将脲酶微生物诱导碳酸钙沉积与反硝化还原碳酸钙沉积两个生物矿化过程相结合,实现生物矿化的连锁作用,对砂土地基土进行二次加固,强化固土效果,有效提高土体的承载能力。
3.反应产物氮气降低了土体的饱和度,大幅度提高土体的抗液化性能,避免砂土地基在地震作用下发生液化失效。
附图说明
图1注浆示意图
附图标记:1-多菌混合液注浆管,2-反硝化菌胶结液注浆管,3-注浆泵;4-多菌混合液,5-反硝化菌胶结液,6-砂土地基。
具体实施方式
实施例1
某建筑场地的平面尺寸:长20m,宽20m,工程勘察报告的资料显示该场地的砂土地基土体属于中砂,待加固砂土地基土层的厚度为5m,利用本发明提出的砂土地基处理方法加固该场地砂土地基包括以下步骤:
a.制备多菌混合液,首先将产尿酶菌、硝化菌、亚硝化菌以1∶1∶1.5的浓度比例接种于培养基中,该培养基的组分为:浓度为30g/L的葡萄糖、浓度为10g/L大豆蛋白胨、浓度为50g/L尿素、浓度为0.03g/L的NiCl2、浓度为0.2g/L的KH2PO4,浓度为0.14g/L的MgSO4·5H2O,浓度为0.5g/L的NaCl,浓度为0.5g/L的Na2CO3,浓度为0.1g/L的FeSO4,浓度为0.01g/L的MnSO4·4H2O,浓度为0.5g/L的CaCO3,在培养时通过搅拌以及吹入氧气的方式供氧,保持溶解氧浓度在3mg/L的范围,并使用Na2CO3控制PH值为5,环境温度为30℃,培养48h,制成多菌混合液;
b.制备反硝化菌胶结液,将浓度为3×108个/L的反硝化细菌接种于培养基中,该培养基组分为:浓度为2g/L的KNO3,浓度为5g/L的柠檬酸钠,浓度为1g/L的K2HPO4,浓度为1g/L的KH2PO4,浓度为0.2g/L的MgSO4·5H2O,浓度为4g/L的Ca(CH3COO)2,浓度为50g/L的尿素,PH值为8,环境温度为30℃,培养48小时,制成反硝化菌胶结液;
c.微生物注浆,(I)在待加固的砂土地基中用钻机按照如图1所示3排3列钻得孔位,孔间距为5m,在孔内间隔放置长度为5m的多菌混合液注浆管(1)和反硝化菌胶结液注浆管(2);(II)利用注浆泵(3)将多菌混合液(4)通过预先布设在土中的多菌混合液注浆管(1)注入待加固土体(6),至待加固土体注满后,紧接着利用注浆泵(3)将反硝化菌胶结液(5)通过预先布设在土中的反硝化菌胶结液注浆管(2)注入土体(6),静置8h;(III)重复步骤(II)4次,完成加固。
实施例2
某建筑场地的平面尺寸为长60m,宽40m,工程勘察报告的资料显示该场地中粒径大于0.1mm的土颗粒含量为85%,超过全重的55%,根据规范对土体分类的标准,该场地的砂土地基土体属于可液化的细砂,需要采取抗液化处理措施对场地砂土地基进行加固,待加固砂土地基土层的厚度为6m,利用本发明提出的砂土地基处理方法加固该场地砂土地基包括以下步骤:
a.制备多菌混合液,首先将产尿酶菌、硝化菌、亚硝化菌以1∶1∶1.5的浓度比例接种于培养基中,该培养基的组分为:浓度为30g/L的葡萄糖、浓度为10g/L大豆蛋白胨、浓度为50g/L尿素、浓度为0.03g/L的NiCl2、浓度为0.2g/L的KH2PO4,浓度为0.14g/L的MgSO4·5H2O,浓度为0.5g/L的NaCl,浓度为0.5g/L的Na2CO3,浓度为0.1g/L的FeSO4,浓度为0.01g/L的MnSO4·4H2O,浓度为0.5g/L的CaCO3,在培养时通过搅拌以及吹入氧气的方式供氧,保持溶解氧浓度在5mg/L的范围,并使用Na2CO3控制PH值为8,环境温度为30℃,培养48h,制成多菌混合液;
b.制备反硝化菌胶结液,将浓度为3×108个/L的反硝化细菌接种于培养基中,该培养基组分为:浓度为2g/L的KNO3,浓度为5g/L的柠檬酸钠,浓度为1g/L的K2HPO4,浓度为1g/L的KH2PO4,浓度为0.2g/L的MgSO4·5H2O,浓度为4g/L的Ca(CH3COO)2,浓度为50g/L的尿素,PH值为8,环境温度为30℃,培养48小时,制成反硝化菌胶结液;
c.微生物注浆,(I)在待加固的砂土地基中用钻机按照如图1所示6排6列钻得孔位,孔间距为6m,在孔内间隔放置长度为6m的多菌混合液注浆管(1)和反硝化菌胶结液注浆管(2);(II)利用注浆泵(3)将多菌混合液(4)通过预先布设在土中的多菌混合液注浆管(1)注入待加固土体(6),至待加固土体注满后,紧接着利用注浆泵(3)将反硝化菌胶结液(5)通过预先布设在土中的反硝化菌胶结液注浆管(2)注入土体(6),静置6h;(III)重复步骤(II)6次,完成加固。
Claims (1)
1.一种多菌种联合微生物固土方法,其特征在于该方法步骤如下:
a.制备多菌混合液,首先将产尿酶菌、硝化菌、亚硝化菌以1∶1∶1.5的浓度比例接种于培养基中,该培养基的组分为:浓度为30g/L的葡萄糖、浓度为10g/L大豆蛋白胨、浓度为50g/L尿素、浓度为0.03g/L的NiCl2、浓度为0.2g/L的KH2PO4,浓度为0.14g/L的MgSO4·5H2O,浓度为0.5g/L的NaCl,浓度为0.5g/L的Na2CO3,浓度为0.1g/L的FeSO4,浓度为0.01g/L的MnSO4·4H2O,浓度为0.5g/L的CaCO3,在培养时通过搅拌以及吹入氧气的方式供氧,保持溶解氧浓度在3~5mg/L的范围,并使用Na2CO3控制PH值在5~8的范围内,环境温度为30℃,培养48小时,制成多菌混合液;
b.制备反硝化菌胶结液,将浓度为3×108个/L的反硝化细菌接种于培养基中,该培养基组分为:浓度为2g/L的KNO3,浓度为5g/L的柠檬酸钠,浓度为1g/L的K2HPO4,浓度为1g/L的KH2PO4,浓度为0.2g/L的MgSO4·5H2O,浓度为4g/L的Ca(CH3COO)2,浓度为50g/L的尿素,PH值为8,环境温度为30℃,培养48小时,制成反硝化菌胶结液;
c.微生物注浆,(I)利用注浆泵(3)将多菌混合液通过预先布设在土中的多菌混合液注浆管(1)注入土体(6),至待加固土体注满后,紧接着利用注浆泵(3)将反硝化菌胶结液通过预先布设在土中的反硝化菌胶结液注浆管(2)注入土体(6),静置6~8h;(II)重复步骤(I)4~6次,完成加固。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20161214 Assignee: Nanjing Ruichi Engineering Technology Co.,Ltd. Assignor: NANJING FORESTRY University Contract record no.: X2022320000133 Denomination of invention: A method of soil consolidation by multi strain combined microorganisms Granted publication date: 20191029 License type: Common License Record date: 20220721 |