CN110015824A - 一种软黏土微生物固化剂、在软黏土固化中的应用及应用方法 - Google Patents
一种软黏土微生物固化剂、在软黏土固化中的应用及应用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素12~18份、氯化钙25~30份、巴氏芽孢杆菌菌液40~120份、增氧剂8~200份，所述的增氧剂为过氧化钙颗粒，本发明同时公开了上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用以及上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用方法。本发明为一种采用过氧化钙作为巴氏芽孢杆菌增氧、提供固化钙源并能持久保证巴氏芽孢杆菌固化活性的软黏土的微生物固化方法。
Description
技术领域
本发明涉及黏土处理与资源化利用技术领域，具体涉及一种采用过氧化钙为微生物增氧固化软黏土的固化剂、这种固化剂在软黏土固化中的应用及应用方法。
背景技术
淤泥是指河湖清淤产生的以黏土颗粒为主、高含水率、基本上没有强度的粥状、流塑性物质。目前我国河湖淤泥的疏浚多采用吸搅法,将吸搅出的淤泥放置堆场堆放是现阶段疏浚淤泥处理的主要方式之一。由于城市规划建设和地理因素的限制大多数城市往往不能提供大量的场地供淤泥堆放,因此加快淤泥的排水固结,使其物理力学特性满足工程用土的要求，从而将淤泥堆场快速转化为建设用地具有显著的环境效益和经济效益。
目前对疏浚淤泥进行固化处理的固化材料主要可分为传统固化材料和新型固化材料两类。传统固化材料包括水泥、石灰单独使用或者在其中加入一些工业废料如粉煤灰、高炉矿渣、废石膏等,或膨润土、水玻璃、硅粉等材料而得的复合型固化材料。其主要机制是通过水化反应、火山灰反应生成水化产物，使得自由水向化学结合水转化，形成土体骨架来提高强度等。新型固化材料是指各种专用固化剂如液态、高分子、纳米材料等，其固化效果一般优于传统固化材料，但其成本较高,只适用于处理量较小的特殊地基处理中。对于大量疏浚淤泥的处理,仍需要根据淤泥特点研究经济有效的固化材料及其配方。并且,现有处理方法均是利用机械能或人造材料对土体进行物理化学加固，而在机械施工及材料生产过程中均需要消耗大量能源并影响和污染环境。
微生物固化方法具有经济效益好、环境污染小等特点，但微生物固化目前仅实现于固化孔隙率高、渗透性好的砂土。对于疏浚淤泥等软黏土，因其孔隙率小、渗透性极低，很难为吸附于土颗粒表面的巴氏芽孢杆菌提供生长生存所需的氧气，严重影响巴氏芽孢杆菌活性，降低了代谢产物产量。传统的微生物固化技术对于疏浚淤泥等软黏土的固化效果不佳。因此，有必要提出一种采用微生物固化软黏土的供氧方法，增强微生物活性，提高微生物固化软黏土的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题和不足，提供了一种采用过氧化钙作为巴氏芽孢杆菌增氧、提供固化钙源并能持久保证巴氏芽孢杆菌固化活性的软黏土的微生物固化方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素12~18份、氯化钙25~30份、巴氏芽孢杆菌菌液40~120份、增氧剂8~200份，所述的增氧剂为过氧化钙颗粒。
进一步地，所述的过氧化钙颗粒作为增氧剂为巴氏芽孢杆菌供氧。
作为优选，所述的巴式芽孢杆菌为ATCC11859型巴氏芽孢杆菌。
作为优选，所述的巴氏芽孢杆菌菌液通过巴氏芽孢杆菌接种至液体培养基在30℃恒温箱中培养2~3天得到。
作为优选，所述的液体培养基成分为：每1000ml蒸馏水加入胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用NaOH溶液调节PH至7.2，121℃高温蒸汽灭菌20min。
本发明同时提供了上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用。
本发明同时还提供了上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用方法，包括以下步骤：将尿素、氯化钙、巴氏芽孢杆菌菌液与增氧剂过氧化钙颗粒加入软黏土中，搅拌均匀，在25~35℃条件下进行养护。
进一步地，所述的尿素、氯化钙、巴氏芽孢杆菌菌液与过氧化钙的加入量与软黏土量之间的关系为：每1000份软黏土加12~18份尿素、25~30份氯化钙、40~120份巴氏芽孢杆菌菌液、8~200份过氧化钙颗粒。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：本发明提供了一种软黏土的微生物固化的增氧方法，可以高效、稳定的实现疏浚淤泥等软黏土的微生物固化，固化后的土样强度得到明显提升；本发明在传统的微生物固化方法上进行优化，选用过氧化钙作为增氧剂，其特点为：产氧过程稳定，与水反应生成的产物为氢氧化钙，可以为微生物固化过程提供钙源，同时不会使整体pH产生较大变化，破坏巴氏芽孢杆菌的适宜生存环境；在混合固化剂的软黏土体中巴氏芽孢杆菌可将尿素分解产生碳酸根离子，并通过氯化钙提供钙离子以及过氧化钙提供的钙源，在适宜的生存环境下通过芽孢杆菌的作用会形成碳酸钙沉淀，适宜的生存环境保证了在整个微生物固化过程中巴氏芽孢杆菌能持久地发挥功效，实现软黏土体的固化。
附图说明
图1为过氧化钙含量与土样7天无侧限抗压强度关系曲线图。
图中过氧化钙含量（g/g）为过氧化钙重量份/软黏土1000重量份。
具体实施方式
以下实例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常用手段。
一种软黏土微生物固化剂的制备：首先，选用ATCC11859型巴氏芽孢杆菌标准菌株，并将菌株接种至液体培养基在30℃恒温箱中培养2~3天得到巴氏芽孢杆菌菌液；所述的液体培养基成分及制备方法为：每1000ml蒸馏水加入胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用NaOH溶液调节PH至7.2，121℃高温蒸汽灭菌20min得到液体培养基。按下述重量份称取获得的巴氏芽孢杆菌菌液，以及尿素、氯化钙和增氧剂增氧剂过氧化钙颗粒：尿素12~18份、氯化钙25~30份、巴氏芽孢杆菌菌液40~120份、增氧剂过氧化钙颗粒8~200份，作为一种软黏土微生物固化剂，其中所述的过氧化钙颗粒作为增氧剂为巴氏芽孢杆菌供氧。
实施例1：一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素15份、氯化钙27.6份、巴氏芽孢杆菌菌液75份、增氧剂过氧化钙颗粒30份。
实施例2：一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素12份、氯化钙25份、巴氏芽孢杆菌菌液40份、增氧剂过氧化钙颗粒8份。
实施例3：一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素18份、氯化钙30份、巴氏芽孢杆菌菌液120份、增氧剂过氧化钙颗粒200份。
实施例4：一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素18份、氯化钙25份、巴氏芽孢杆菌菌液120份、增氧剂过氧化钙颗粒40份。
实施例5：一种软黏土微生物固化剂，其由以下重量份的原料组成：尿素14份、氯化钙28份、巴氏芽孢杆菌菌液80份、增氧剂过氧化钙颗粒20份。
本发明同时提供了上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用。
本发明同时还提供了上述一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用方法，包括以下步骤：将上述的一种软黏土微生物固化剂加入软黏土中，搅拌均匀，在25~35℃条件下进行养护。
进一步地，所述的一种软黏土微生物固化剂的加入量与软黏土量之间的关系为：每1000份软黏土加12~18份尿素、25~30份氯化钙、40~120份巴氏芽孢杆菌菌液、8~200份过氧化钙颗粒，或者，每1000份软黏土加12~18份尿素、25~30份氯化钙、40~120份巴氏芽孢杆菌菌液、不低于8份的过氧化钙颗粒。
取上述的软黏土微生物固化剂并采用上述的应用方法对软黏土进行固化测试，某湖泊软黏土比重为1.71左右，经处理，含水率为35%左右。
取上述湖泊中经处理后的淤泥土1000份，加入尿素15份、氯化钙27.6份、巴氏芽孢杆菌菌液75份、增氧剂过氧化钙颗粒30份并搅拌均匀，采用击实法制取土样，将制取好的土样用保鲜膜包裹，放入30℃恒温箱中养护作为实验例；另取上述湖泊中经处理后的淤泥土1000份，加入尿素15份、氯化钙27.6份并搅拌均匀，采用击实法制取土样，将制取好的土样用保鲜膜包裹，放入30℃恒温箱中养护作为对比例，经测试，实验例土样7天无侧限抗压强度较对比例提升30%以上。
另外取上述湖泊中经处理后的淤泥土1000份，加入尿素15份、氯化钙27.6份、巴氏芽孢杆菌菌液75份以及不同重量份数的增氧剂过氧化钙颗粒并搅拌均匀，并按照不同过氧化钙重量份数分为若干组，每组制作2-3个试样进行测试，采用击实法制取土样，将制取好的土样用保鲜膜包裹，放入30℃恒温箱中养护，测试土样的7天无侧限抗压强度。
图1为过氧化钙含量与土样7天无侧限抗压强度关系曲线，土样无侧限抗压强度与作为产氧剂的过氧化钙含量呈现出正相关的趋势。在含水率和密度相差不大的相同环境养护条件下，试样经过本发明软黏土微生物固化剂固化后，强度均有较大幅度的提高。
Claims (8)
1.一种软黏土微生物固化剂，其特征在于：由以下重量份的原料组成：尿素12~18份、氯化钙25~30份、巴氏芽孢杆菌菌液40~120份、增氧剂8~200份，所述的增氧剂为过氧化钙颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种软黏土微生物固化剂，其特征在于：所述的过氧化钙颗粒作为增氧剂为巴氏芽孢杆菌供氧。
3.根据权利要求1所述的一种软黏土微生物固化剂，其特征在于：所述的巴式芽孢杆菌为ATCC11859型巴氏芽孢杆菌。
4.根据权利要求1或3所述的一种软黏土微生物固化剂，其特征在于：所述的巴氏芽孢杆菌菌液通过巴氏芽孢杆菌接种至液体培养基在30℃恒温箱中培养2~3天得到。
5.根据权利要求4所述的一种软黏土微生物固化剂，其特征在于：所述的液体培养基成分为：每1000ml蒸馏水加入胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、氯化钠10g，用NaOH溶液调节PH至7.2，121℃高温蒸汽灭菌20min。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用。
7.一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：将尿素、氯化钙、巴氏芽孢杆菌菌液与增氧剂过氧化钙颗粒加入软黏土中，搅拌均匀，在25~35℃条件下进行养护。
8.根据权利要求7所述的一种软黏土微生物固化剂在软黏土固化中的应用方法，其特征在于：所述的尿素、氯化钙、巴氏芽孢杆菌菌液与过氧化钙的加入量与软黏土量之间的关系为：每1000份软黏土加12~18份尿素、25~30份氯化钙、40~120份巴氏芽孢杆菌菌液、8~200份过氧化钙颗粒。
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