CN111606610A - 一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料及其应用方法，所述固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌70～130份、钙源60～150份、尿素40～60份，所述钙源为带有残留生蚝肉的废生蚝壳。本发明利用废生蚝壳的淤泥固化材料的应用方法，将废生蚝壳运用到微生物固化当中，能够大幅度的增强淤泥的固化效果，同时能够实现对废生蚝壳的资源化利用。本发明不仅能够对废生蚝壳进行再利用，而且还能提高微生物活性、增强淤泥固化强度，且廉价易得，符合环境和经济效益。

Description

一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料及其应用方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料及其应用方法。
背景技术
目前我国对牡蛎、生蚝等海产品贝类资源的开发主要是加工其可食用部分，在利用了可食用部分的同时，大量的海产品壳作为垃圾被丢弃，由于国内目前对废生蚝壳的资源化利用不足，如何有效利用生蚝壳，变废为宝是本研究的方向及目的。生蚝壳中的碳酸钙含量高，还有大量游离态的钙离子，如果将废生蚝壳作为一种钙源用于制备各种钙源盐，既可以充分利用生物资源，还可以减轻对环境的污染；
近年来，微生物加固淤泥因其环保低碳的特点，引起了学术界的广泛关注，常规的微生物加固方法中使用的溶液包括由巴氏芽孢杆菌形成的菌液以及由尿素和氯化钙制成的混合液，通过将菌液和混合液依次加入淤泥中产生碳酸钙沉淀从而堵塞淤泥孔隙，胶结砂粒达到提高淤泥强度的目的；
因此急需开发一种淤泥固化材料，既可以实现对废生蚝壳的资源化利用又可以增强微生物固化效果，以满足社会可持续发展的需求。
发明内容
发明目的：为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料及其应用方法，将废生蚝壳运用到微生物固化当中，能够大幅度的增强淤泥的固化效果，同时能够实现对废生蚝壳的资源化利用。
技术方案：本发明一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，所述固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌70～130份、钙源60～150份、尿素40～60份，所述钙源为带有残留生蚝肉的废生蚝壳。
进一步的，所述废生蚝壳分为两部分，其中一部分通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，另一部分通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳。
进一步的，所述巴氏芽孢八叠球菌采用DSM33号巴氏芽孢八叠球菌冻干粉通过划平板的方式将巴氏芽孢八叠球菌活化而成，其培养基为：酵母粉20g、硫酸铵10g、氢氧化钠2g、蒸馏水1L，pH8.5～9.5。
进一步的，所述粉末状废生蚝壳的粒径为100～150微米。
本发明还提供了一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料的应用方法，包括如下步骤：
(1)将带有残留生蚝肉的废生蚝壳分为两部分，其中一部分通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，另一部分通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳；
(2)将块状废生蚝壳首先加入到淤泥中，块状废生蚝壳在淤泥中充当骨架，并为微生物生长繁殖提供场所，同时能够对淤泥中氨氮、TP、COD进行吸附去除；再加入粉末状废生蚝壳用于提供钙离子，然后加入巴氏芽孢八叠球菌和尿素，搅拌均匀，静置，即得固化淤泥。
本发明的固化机理为：将块状废生蚝壳首先加入到淤泥中充当骨架，同时块状废生蚝壳的表面具有较大的孔隙和比表面积，能够为微生物生长繁殖提供附着点，块状废生蚝壳上残留的生蚝肉能够为微生物的生长繁殖提供必要的营养物质，增强了微生物的活性，提高了微生物后期分解尿素的能力，进而增强了产碳酸钙的能力；而且块状废生蚝壳的表面粗糙，对有机污染物有较大的的拦截、吸附和过滤作用，因此能够对淤泥中氨氮、TP、COD进行吸附去除；再加入粉末状废生蚝壳用于提供钙离子，因为粉末状废生蚝壳含有大量游离态的钙离子，然后在淤泥中加入巴氏芽孢八叠球菌和尿素，搅拌均匀，使得微生物分解尿素生成碳酸根离子与粉末状废生蚝壳中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，填充淤泥孔隙，配合块状废生蚝壳充当的骨架，达到固化淤泥的效果，最后静置一段时间，即得固化淤泥。
有益效果：与已有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)将部分废生蚝壳磨碎成粉末状，加入到含有微生物的淤泥当中用于提供钙离子，与其他钙源相比，其对淤泥的固化强度有所提高并且产生的碳酸钙产量也高于其他的钙源；
(2)将部分废生蚝壳破碎成块状加入到淤泥中，由于废生蚝壳有很好的硬度，可以充当淤泥固化中的骨料用来构建淤泥中的固化骨架，从而进一步提高微生物固化淤泥的强度；而且块状废生蚝壳能够很好的为微生物在淤泥中的生长繁殖提供很好的场所；并且由于废生蚝壳中含有残留的生蚝肉能够为微生物生长繁殖提供必需的养分，从而增强微生物的活性；
(3)块状废生蚝壳的表面粗糙，对有机污染物有较大的的拦截、吸附和过滤作用，因此能够对淤泥中氨氮、TP、COD的吸附去除有一定的效果，能够有效降低淤泥中的污染物质；
(4)本发明所选用的巴氏芽孢八叠球菌区别于以往的巴氏芽孢杆菌，其对淤泥中的固化效果更加好。
附图说明
图1为本发明废生蚝壳与其他钙源对淤泥的固化强度和碳酸钙产量的比较图；
图2为加入废生蚝壳与未加入废生蚝壳对淤泥的固化强度的比较图；
图3为加入废生蚝壳与未加入废生蚝壳对氨氮的去除率比较图；
图4为加入废生蚝壳与未加入废生蚝壳对TP的去除率比较图；
图5为加入废生蚝壳与未加入废生蚝壳对COD的去除率比较图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳60份、尿素50份，将废生蚝壳60份中的10份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的50份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为100微米；
其中，巴氏芽孢八叠球菌采用DSM33号巴氏芽孢八叠球菌冻干粉通过划平板的方式将巴氏芽孢八叠球菌活化而成，其培养基为：酵母粉20g、硫酸铵10g、氢氧化钠2g、蒸馏水1L，pH8.5～9.5；
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料的应用方法，包括如下步骤：
(1)将60份带有残留生蚝肉的废生蚝壳分为两部分，其中10份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的50份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳；
(2)将10份块状废生蚝壳首先加入到淤泥中，块状废生蚝壳在淤泥中充当骨架，并为微生物生长繁殖提供场所，同时能够对淤泥中氨氮、TP、COD进行吸附去除；再加入50份粉末状废生蚝壳用于提供钙离子，然后加入100份巴氏芽孢八叠球菌和50份尿素，搅拌均匀，静置，即得固化淤泥。
固化机理为：将10份块状废生蚝壳首先加入到淤泥中充当骨架，同时块状废生蚝壳的表面具有较大的孔隙和比表面积，能够为微生物生长繁殖提供附着点，块状废生蚝壳上残留的生蚝肉能够为微生物的生长繁殖提供必要的营养物质，增强了微生物的活性，提高了微生物后期分解尿素的能力，进而增强了产碳酸钙的能力；而且块状废生蚝壳的表面粗糙，对有机污染物有较大的的拦截、吸附和过滤作用，因此能够对淤泥中氨氮、TP、COD进行吸附去除；再加入50份粉末状废生蚝壳用于提供钙离子，粉末状废生蚝壳含有大量游离态的钙离子，然后在淤泥中加入100份巴氏芽孢八叠球菌和50份尿素，搅拌均匀，使得微生物分解尿素生成碳酸根离子与粉末状废生蚝壳中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，填充淤泥孔隙，配合块状废生蚝壳充当的骨架，达到固化淤泥的效果，最后静置一段时间，即得固化淤泥。
对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
实施例2
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳100份、尿素50份，将废生蚝壳100份中的50份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的50份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为100微米；本实施例的方法和固化机理与实施例1相同，不再描述，对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
实施例3
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳85份、尿素50份，将废生蚝壳85份中的10份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的75份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为100微米；本实施例的方法和固化机理与实施例1相同，不再描述，对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
实施例4
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳150份、尿素50份，将废生蚝壳150份中的100份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的50份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为100微米；本实施例的方法和固化机理与实施例1相同，不再描述，对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
实施例5
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌70份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳60份、尿素40份，将废生蚝壳60份中的5份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的55份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为120微米；本实施例的方法和固化机理与实施例1相同，不再描述。
实施例6
一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌130份、带有残留生蚝肉的废生蚝壳100份、尿素60份，将废生蚝壳100份中的50份通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，其余的50份通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳，粉末状废生蚝壳粒径为150微米；本实施例的方法和固化机理与实施例1相同，不再描述。
对比例1
一种淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、丙酸钙60份、尿素50份，本实施例的方法就是依次将巴氏芽孢八叠球菌、丙酸钙和尿素加入淤泥中，搅拌均匀，静置，即得固化淤泥。对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
对比例2
一种淤泥固化材料，固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌100份、氯化钙60份、尿素50份，本实施例的方法就是依次将巴氏芽孢八叠球菌、氯化钙和尿素加入淤泥中，搅拌均匀，静置，即得固化淤泥。对得到的固化淤泥进行抗压强度测试和氨氮、TP、COD检测。
最终得出如表1的结果：
表1：实施例中的性能测试结果(均是7d后测试的)
项目 抗压强度(kpa) 氨氮去除率 TP去除率 COD去除率
对比例1 318 0％ 0％ 0％
对比例2 441 0％ 0％ 0％
实施例1 507 52％ 36％ 45％
实施例2 659 73％ 65％ 69％
实施例3 547 58％ 48％ 53％
实施例4 762 84％ 74％ 81％
由表1和图1至图5可知：通过对比例1、对比例2和实施例1对比，发现将废生蚝壳加入到含有微生物的淤泥当中可以充当钙源，与其他钙源相比，其对淤泥的固化强度有所提高并且产生的碳酸钙产量也高于其他的钙源，如图1；同时能够对淤泥当中的氨氮、TP、COD的去除有一定的效果；
通过实施例1和实施例2对比，发现在淤泥中加入块状废生蚝壳，可以充当淤泥固化中的骨料用来构建淤泥中的固化骨架，从而进一步提高微生物固化淤泥的强度，而且去除氨氮、TP、COD的效果增加的明显；
通过实施例1和实施例3对比，块状废生蚝壳不变的情况下，加入粉末状废生蚝壳可以增加生成碳酸钙沉淀，填充淤泥孔隙，达到固化淤泥的效果，而且去除氨氮、TP、COD的效果增加，但是其效果不如加入块状废生蚝壳的固化效果好；
通过实施例2和实施例4对比，粉末状废生蚝壳不变的情况下，加入块状废生蚝壳到淤泥中充当骨架，提高微生物固化淤泥的强度，而且去除氨氮、TP、COD的效果增加的明显。

Claims (5)

1.一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，其特征在于，所述固化材料由以下重量份的材料组成：巴氏芽孢八叠球菌70～130份、钙源60～150份、尿素40～60份，所述钙源为带有残留生蚝肉的废生蚝壳。
2.根据权利要求1所述的一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，其特征在于：所述废生蚝壳分为两部分，其中一部分通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，另一部分通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳。
3.根据权利要求1所述的一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，其特征在于：所述巴氏芽孢八叠球菌采用DSM33号巴氏芽孢八叠球菌冻干粉通过划平板的方式将巴氏芽孢八叠球菌活化而成，其培养基为：酵母粉20g、硫酸铵10g、氢氧化钠2g、蒸馏水1L，pH8.5～9.5。
4.根据权利要求2所述的一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料，其特征在于：所述粉末状废生蚝壳的粒径为100～150微米。
5.一种利用废生蚝壳的淤泥固化材料的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将带有残留生蚝肉的废生蚝壳分为两部分，其中一部分通过破碎机破碎成块状废生蚝壳，另一部分通过破碎机破碎后再通过球磨机研磨成粉末状废生蚝壳；
(2)将块状废生蚝壳首先加入到淤泥中，块状废生蚝壳在淤泥中充当骨架，并为微生物生长繁殖提供场所，同时能够对淤泥中氨氮、TP、COD进行吸附去除；再加入粉末状废生蚝壳用于提供钙离子，然后加入巴氏芽孢八叠球菌和尿素，搅拌均匀，静置，即得固化淤泥。
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