CN111194589A - 一种沙漠藻混合固沙方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沙漠藻混合固沙方法。采用的方案是：按质量比取电石渣10‑20％，酸性废水10‑20％，硅藻土5‑10％，硅酸盐细菌1‑3％，沙样60‑80％，将电石渣和酸性废水中和后的产物与硅藻土、硅酸盐细菌、沙样混合制为结皮基质，将沙漠藻细胞培养并扩容后喷洒在结皮基质上。本发明将工业废料与沙漠藻混合，进一步提高了沙漠藻的固沙、抗风蚀能力。选用乙炔生产产生的电石渣浆，经过自然沉淀后形成干电石渣，并用酸性废液进行中和，中和后的产物为硫酸钙，经过脱硫后与沙样混合作为沙漠藻的结皮基质。沙漠藻细胞培养后进行扩容，移植在结皮基质上，经试验证明，该方法提高了沙漠藻的固沙能力，在固沙治沙的同时一方面变废为宝，另一方面降低了环境污染。

Description

一种沙漠藻混合固沙方法
技术领域
本发明涉及沙漠藻固沙治沙技术领域，是一种沙漠藻混合固沙方法。
背景技术
沙漠化是荒漠化的主要类型之一，它是指干旱、半干旱及部分半湿润地区由于人地关系不相协调所造成的以风沙活动为主要标志的土地退化。我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一，土地沙漠化发展的速率不断加快。随着人们对生物结皮研究的不断深入，一种治理沙漠化的新技术-沙漠藻人工藻结皮技术应运而生并经试点应用，取得了良好的固沙效果。沙面一旦形成结皮层，则增加了地表的粗造度，抗风能力也明显提高，使沙面趋于稳定。而且结皮层是沙土养分富集区，通过物质、能量的循环作用，对改善风沙土具有积极的作用。目前的人工结皮技术主要将沙漠藻培育在沙层表面进行结皮，虽然起到了一定的固沙作用，但抗风能力和抗压能力仍显不足。
工业废料包含固体废料和液体废料，如在乙炔生产领域会产生大量的电石渣浆，其碱性高、排量大，属于重点污染源，目前电石渣浆的回收利用已经有了进一步发展，如生产漂白粉、作为防水填料等，但利用率仍不高；液体废料主要为含酸性物质的废液，主要来自于冶金、金属加工、石油化工、化纤、电镀等企业排放的废水，具有腐蚀性和毒性，常用中和的方法进行处理。中国沙漠和戈壁占全国总面积的13％，如何提高沙漠藻固沙效果，将工业废料变废为宝，在目前固沙领域仍属空白。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种沙漠藻混合固沙方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：
Step.1结皮基质：按质量比取电石渣10-20％，酸性废水10-20％，硅藻土5-10％，硅酸盐细菌1-3％，沙样60-80％，将电石渣和酸性废水中和后的产物与硅藻土、硅酸盐细菌、沙样混合制为结皮基质，所述酸性废水为含有硫酸根的工业废水；
Step.2沙漠藻培养与扩容：取NH4CI 0.4g，MgSO4.7H2O 0.156g，CaCI.H2O 0.05g溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液A；取K2HPO.3H2O 0.142g， KH2PO40.056g溶于去离子水中，采用022um滤膜过滤除菌，得到储备液B；取三羟甲基氨基甲烷2.42g，HCI 1.5ml，冰乙酸1ml，CH3COONa.3H2O 2g，10mol/l的NaOH 1.8ml 溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液C；取储备液A10mL、储备液 B1mL、储备液C10mL，混合后，用去离子水定容至1L，得到沙漠藻细胞培养液；将活化的沙漠藻细胞接种至沙漠藻细胞培养基中，细胞初始浓度为106cells/mL，将接种后的沙漠藻细胞置于光照架中培养，生长温度28℃，光照强度为3500lux，光暗比14h:10h，当沙漠藻细胞浓度为108cells/mL即培养完成；将培养好的沙漠藻进行扩容，按照叶绿素a的含量配置成浓度为10-20ml/L的沙漠藻溶液，叶绿素a的含量使用乙醇提取法；
Step.3将Step.1中的原料进行混合平铺，厚度为1-1.5cm，喷洒体积比为4-7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为2-5％的水，直至结皮完成。
进一步的，所述电石渣与酸性废水的中和，包括以下步骤：
a、将电石渣浆倒入沉降池中，经过自然沉降和干燥，形成干电石渣；
b、将干电石渣与酸性废水混合，令PH值为6-8，得到中和后的沉淀物；
c、将沉淀物送人干燥炉中烘干，令其含水量<4％，研磨为细粉利用干式活性炭法脱硫。
本发明的有益效果：本发明将工业废料与沙漠藻混合，进一步提高了沙漠藻的固沙、抗风蚀能力。选用乙炔生产产生的电石渣浆，经过自然沉淀后形成干电石渣，并用酸性废液进行中和，中和后的产物为硫酸钙，经过脱硫后与沙样混合作为沙漠藻的结皮基质。沙漠藻细胞培养后进行扩容，移植在结皮基质上，经试验证明，该方法提高了沙漠藻的固沙能力，在固沙治沙的同时一方面变废为宝，另一方面降低了环境污染。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
一种沙漠藻混合固沙方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：
Step.1结皮基质：按质量比取电石渣14％，酸性废水16％，硅藻土5％，硅酸盐细菌1％，沙样64％，将电石渣和酸性废水中和后的产物与硅藻土、硅酸盐细菌、沙样混合PH 值为6.9，所述酸性废水为含有硫酸根的工业废水；
Step.2沙漠藻培养与扩容：取NH4CI 0.4g，MgSO4.7H2O 0.156g，CaCI.H2O 0.05g溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液A；取K2HPO.3H2O 0.142g， KH2PO40.056g溶于去离子水中，采用022um滤膜过滤除菌，得到储备液B；取三羟甲基氨基甲烷2.42g，HCI 1.5ml，冰乙酸1ml，CH3COONa.3H2O 2g，10mol/l的NaOH 1.8ml 溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液C；取储备液A10mL、储备液 B1mL、储备液C10mL，混合后，用去离子水定容至1L，得到沙漠藻细胞培养液；将活化的沙漠藻细胞接种至沙漠藻细胞培养基中，细胞初始浓度为106cells/mL，将接种后的沙漠藻细胞置于光照架中培养，生长温度28℃，光照强度为3500lux，光暗比14h:10h，当沙漠藻细胞浓度为108cells/mL即培养完成；将培养好的沙漠藻进行扩容，按照叶绿素a的含量配置成浓度为10ml/L的沙漠藻溶液，叶绿素a的含量使用乙醇提取法；
Step.3将Step.1中的原料进行混合平铺，厚度为1cm，喷洒体积比为7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为5％的水，直至结皮完成。
所述电石渣与酸性废水的中和，包括以下步骤：
a、将电石渣浆倒入沉降池中，经过自然沉降和干燥，形成干电石渣；
b、将干电石渣与酸性废水混合，令PH值为6.2，得到中和后的沉淀物；
c、将沉淀物送人干燥炉中烘干，令其含水量<4％，研磨为细粉利用干式活性炭法脱硫。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同区别在于：沙漠藻溶液浓度为10ml/L，喷洒体积比为4％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为2％的水。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同区别在于：沙漠藻溶液浓度为10ml/L，喷洒体积比为5％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为3％的水。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同区别在于：沙漠藻溶液浓度为15ml/L，喷洒体积比为7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为5％的水。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同区别在于：沙漠藻溶液浓度为15ml/L，喷洒体积比为4％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为2％的水。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同区别在于：沙漠藻溶液浓度为15ml/L，喷洒体积比为5％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为3％的水。
实施例7
实施例7与实施例1基本相同区别在于：Step.1中的原料为电石渣19％，酸性废水15％，硅藻土5％，硅酸盐细菌1％，沙样60％，混合后PH值为7.5。沙漠藻溶液浓度为 20ml/L，喷洒体积比为7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为5％的水。
为了验证固沙效果，将上述实施例与对照组进行对比，对照组采用100％的沙样，PH 值为7，沙漠藻溶液浓度为15ml/L，喷洒体积比为7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为5％的水，从生物量、生物结皮和抗压强度3个方面进行比较。生物量和抗压强度如表1所示。
表1
Figure BDA0002365733050000031
Figure BDA0002365733050000041
从表1中可以看出，随着沙漠藻溶液浓度的增加，沙洋中含有的生物量逐渐提高，但当喷水体积降低时，沙漠藻无法获得充足的水量，微藻之间产生竞争，导致生物量降低。实施例1至实施例6采用的是同一种结皮基质，因此在抗压强度上较为接近，远超对照组的抗压强度。实施例7虽然沙漠藻溶液浓度增大，且喷洒溶液体积比和喷洒水体积比已达到上限，但生物量反而较低，原始是结皮基质中的石膏成分含量较高，产生了部分结块，影响了沙漠藻的生长，但抗压强度达到最高。
为了验证本发明的固沙效果，采用风机进行模拟风蚀的实验，采用15m/s，20m/s，
25m/s的风速吹15min，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002365733050000042
如表2所示，实施例1至实施例6的启动风速差异较小，主要在于石膏起粘结的作用，降低了结皮表面的风速，硅藻土中的空隙包裹了沙漠藻的分泌物，进一步起到了粘结的作用，由于实施例7中的石膏成分含量最高，将沙粒粘结在一起，因此起风速度最低。随着风速的不断增加，沙漠藻含量高的实施例具有较高的抗风蚀能力，但随着浇水量的减少，阻碍了沙漠藻的进一步增长，沙洋粘合力降低，抗风蚀能力下降。当风速达到最大时，对照组的沙漠藻表层被吹走，漏出下层的沙洋，因此抗风蚀能力最低。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种沙漠藻混合固沙方法，其特征在于：包括以下步骤：
Step.1结皮基质：按质量比取电石渣10-20％，酸性废水10-20％，硅藻土5-10％，硅酸盐细菌1-3％，沙样60-80％，将电石渣和酸性废水中和后的产物与硅藻土、硅酸盐细菌、沙样混合制为结皮基质，所述酸性废水为含有硫酸根的工业废水；
Step.2沙漠藻培养与扩容：取NH4CI 0.4g，MgSO4.7H2O 0.156g，CaCI.H2O 0.05g溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液A；取K2HPO.3H2O 0.142g，KH2PO4 0.056g溶于去离子水中，采用022um滤膜过滤除菌，得到储备液B；取三羟甲基氨基甲烷2.42g，HCI1.5ml，冰乙酸1ml，CH3COONa.3H2O 2g，10mol/l的NaOH 1.8ml溶于去离子水，在温度121℃，经过20min灭菌，得到储备液C；取储备液A10mL、储备液B1mL、储备液C10mL，混合后，用去离子水定容至1L，得到沙漠藻细胞培养液；将活化的沙漠藻细胞接种至沙漠藻细胞培养基中，细胞初始浓度为106cells/mL，将接种后的沙漠藻细胞置于光照架中培养，生长温度28℃，光照强度为3500lux，光暗比14h:10h，当沙漠藻细胞浓度为108cells/mL即培养完成；将培养好的沙漠藻进行扩容，按照叶绿素a的含量配置成浓度为10-20ml/L的沙漠藻溶液，叶绿素a的含量使用乙醇提取法；
Step.3将Step.1中的原料进行混合平铺，厚度为1-1.5cm，喷洒体积比为4-7％的沙漠藻溶液，每天喷洒体积比为2-5％的水，直至结皮完成。
2.根据权利要求1所述的一种沙漠藻混合固沙方法，其特征在于：所述电石渣与酸性废水的中和，包括以下步骤：
a、将电石渣浆倒入沉降池中，经过自然沉降和干燥，形成干电石渣；
b、将干电石渣与酸性废水混合，令PH值为6-8，得到中和后的沉淀物；
c、将沉淀物送人干燥炉中烘干，令其含水量<4％，研磨为细粉利用干式活性炭法脱硫。
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