利用微生物进行粉煤灰处理及粉煤灰生产建材的方法技术

本发明专利技术涉及利用微生物进行粉煤灰处理及粉煤灰生产建材的方法。由在粉煤灰堆积体上喷洒高浓度微生物，加入尿素和氯化钙组成的营养液后诱导生成碳酸钙胶结粉煤灰，防止粉煤灰就地堆放产生扬尘，胶结后的块体便于进行二次处理。微生物粉煤灰生产建材的方法为利用前述处理方法通过振动破碎形成大小不等的团聚物，过筛后可作为混凝土骨料、管道施工回填料以及挡土墙填筑料等。本发明专利技术公开的方法生产工艺简单，能够保护环境，具有较高的环境经济效益。

Method for treating building material by flyash by using microorganism and flyash

The invention relates to a method for producing building materials by treating fly ash with fly ash and using fly ash. By spraying high concentration of microbial accumulation in the fly ash, the nutrient solution added urea and calcium chloride. After induced the formation of calcium carbonate cement fly ash, fly ash to prevent stack dust generated, block after cementation is convenient for two times. Method for the production of building materials for the use of the fly ash microbial treatment method by vibration crushing size are formed agglomerates ranging, sieving can be used as concrete aggregate, pipeline construction backfill and retaining wall embankment materials etc.. The method disclosed by the invention has the advantages of simple production process, environmental protection and high environmental and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
利用微生物进行粉煤灰处理及粉煤灰生产建材的方法
本专利技术涉及能源与环境
，具体涉及利用微生物进行粉煤灰处理及粉煤灰生产建材的方法。
技术介绍
随着我国经济的发展，能源需求也越来越大，虽然近年来水电、风电等新能源得到了大力发展但是我国以火电为主的能源结构在将来很长一段时间内都不会改变。火力发电会产生大量的粉煤灰。据统计我国粉煤灰的总堆存量已超过10亿吨，并且还以每年1亿吨的速度增加。常规的粉煤灰处理方法是建造人工坝利用水将粉煤灰输送至坝内淤积处置，这种方法需要占用大量土地，并且粉煤灰在水中自然沉淀后的干密度较小，不利于大量存放，同时还需要大量的水作为运输介质，水分蒸发后还会产生灰尘污染环境。火电厂在我国北方干旱平原地区居多，这些区域缺少天然的山谷，常常将粉煤灰就地堆积。由此形成的人工边坡在地震、降雨作用下极易发生滑坡，对周围的人身财产安全造成威胁。有研究者将水泥作为胶凝材料用来固化此类边坡，其一般掺量为5％，水泥水化需要耗费水资源，对于缺水的干旱地区无疑增加了处置的成本。微生物诱导碳酸钙技术已经被证明具有抑尘、固尘的作用，有研究者将其用于矿山开挖中的灰尘处理上。大多数粉煤灰含钙量较高，仅需加入少量钙即可将粉煤灰胶结形成团聚块。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于利用微生物能够诱导产生碳酸钙的特性形成新的粉煤灰处理方式，采用这种方式处理还能生产微生物粉煤灰建材不仅能够解决粉煤灰大规模存放的问题还能实现粉煤灰的再利用具有显著的经济效益。技术方案：本专利技术采用以下技术方案实现：一种粉煤灰处理方法，通过将粉煤灰中加入微生物菌液和营养液进行处理诱导生成碳酸钙胶结粉煤灰即可。其中，上述粉煤灰为粉煤灰堆积体，所述粉煤灰堆积体按每吨加入100-200L微生物菌液，堆积形成。其中，上述微生物为巴氏芽孢杆菌。其中，上述营养液为尿素和氯化钙混合而成，所述尿素浓度为0.25～2mol/L，氯化钙的浓度为0.25～1mol/L，营养液首次加入与菌液加入量相同。后续加入量视处理效果，可继续在局部少量加入，直至胶结成块，总用量在菌液加入总量的1～5倍之间。其中，上述巴氏芽孢杆菌菌液其细菌浓度为1×107～1×109cfu/mL。上述的方法制备得到的碳酸钙胶结粉煤灰。上述的碳酸钙胶结粉煤灰在生产建材方面的应用。一种粉煤灰建材的生产方法，通过将上述制备得到的碳酸钙胶结粉煤灰振动破碎器破碎，过筛得到不同粒径的粉煤灰建材。其中，上述粉煤灰建材的粒径为0.25mm～5mm。上述的粉煤灰处理方法，具体方法如下：(1)在堆放场地上安装集水管；(2)往粉煤灰堆积体上喷洒高浓度巴氏芽孢杆菌菌液；(3)往粉煤灰堆积体上喷洒营养液；(4)通过集水管搜集滤出的液体配置新的营养液继续喷洒直至待处理的粉煤灰堆积体基本胶结成块。其中，上述粉煤灰堆积体由电厂燃烧后的粉煤灰按每吨100～200L加入巴氏芽孢杆菌菌液，堆积形成。本专利技术工作原理：在高浓度的巴氏芽孢杆菌菌液中细菌以生物膜的组织结构大量存在，以单个的浮游的形式少量存在。生物膜中包含了大量的大分子聚合物如多糖、磷脂类等等。这些大分子容易吸附在颗粒表面，从而细菌大量分布在颗粒表面。在粉煤灰水的混合物中加入高浓度的巴氏芽孢杆菌菌液后，细菌在混合物中分布很不均匀，一些粉煤灰颗粒表面细菌密度大，另一些可能只含有少数细菌。尿素和氯化钙混合液添加后，细菌水解尿素诱导生成碳酸钙。研究表明碳酸钙的生成量和细菌的密度有关。细菌密度大的地方碳酸钙生成量多，强度较高，细菌密度小的地方碳酸钙生成量少，强度较低。在粉煤灰胶结块中体现为强烈的非均质和各项异性。用锤击破碎机将胶结差的接触破坏之后能够形成大小不一的团聚物。该团聚物通过筛选后可以得到不同粒径组成的微生物粉煤灰建材。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)利用微生物加固无粘性材料中加固效果不均匀的特点形成天然的不同粒径的微生物粉煤灰团聚物即碳酸钙胶结粉煤灰。2)利用微生物处理后的粉煤灰板结成块可以随意堆放减少了修建人工坝的费用，也不会产生灰尘污染大气，同时还能够加水压实获得较高的干密度节省存放场地。3)粉煤灰充当过滤材料，截留微生物溶液中的细菌并生成碳酸钙沉淀，滤出的水可以重复使用。4)相比高分子固化剂、化学试剂复杂处理形成的胶结物，本专利技术制得的微生物粉煤灰建材主要胶结物为碳酸钙，工艺简单，省时省力，环境污染较小。所制破碎后的粉煤灰团聚物过筛得到的不同粒径(0.25mm～5mm)颗粒粉煤灰可作为制备粉煤灰砖、混凝土所需粗细骨料，改善混凝土性能，降低混凝土成本。附图说明图1：一组不同粒径的(0.25cm～5cm)微生物粉煤灰块体；图2：微生物加固粉煤灰堆积体剖面图；图中1为集水管，2为粉煤灰堆积体；图3：底部集水管剖面图；3为土工无纺布，4为钢花管；图4：集水管收集液中钙离子浓度随营养液加入次数变化曲线图。具体实施方式实施例1：步骤1.巴氏芽孢杆菌菌液的制备：细菌冻干粉活化：购买的巴氏芽孢杆菌Sporosarcinapasteurii(美国国家菌种库编号ATCC11859)以冻干粉的状态真空干燥保存在安碚瓶中。先配置液体培养基，每升培养基中含有酵母提取物20g，硫酸锰25mg，氯化镍5mg，氯化铵15g，用1mol/L氢氧化钠将pH调至9-10。培养基和接种用固体培养斜面经121℃，20min条件下高温蒸汽灭菌后放置在无菌操作台中冷却待用。将安碚瓶上端用酒精灯加热，滴几滴水破裂，用镊子取出内管后，滴入1ml上述准备培养基使干粉溶解，然后倒入含6ml培养液的培养管中，混合均匀。用接种环向斜面划线，同时向事先配置好的含液体培养基的三角锥形瓶接种。斜面在30℃下静止培养48h后，若看到划线处有明显乳白色菌落生成，说明巴氏芽孢杆菌活化成功。三角瓶在30℃，200rpm震荡培养箱中培养48h，取出观察到明显浑浊时，滴取0.5ml菌液与0.5ml甘油-生理盐水混合液以1:1比例滴入种子瓶中作为菌种备用，其中甘油-生理盐水混合液中两者比例为1:1。菌液制备：在细菌活化之后，将事先保存的菌种接种至培养基，在30℃，121r/min恒温振荡器中培养40-60小时。每升培养基中含有酵母提取物20g，硫酸锰25mg，氯化镍5mg，氯化铵15g，用1mol/L氢氧化钠将pH调至9-10。为达到较高的处理效率，培养好的菌液其细菌浓度控制在1×107～1×109cfu/mL之间。步骤2.集水管的制作：将钢花管4焊接至需要长度，并包裹土工无纺布3制成集水管(如图3)。步骤3.粉煤灰堆积体的加固方法：1)堆放粉煤灰之前在堆放场地上安装集水管如图2所示；2)往粉煤灰堆积体上喷洒步骤1所培养巴氏芽孢杆菌菌液，用量范围控制在100L～200L每吨之间；3)往粉煤灰堆积体上喷洒营养液，营养液中氯化钙浓度在0.25～1mol/L之间，尿素浓度在0.25～2mol/L之间，第一次喷洒营养液时用量与菌液相同，检测收集的渗出溶液其中尿素、氯化钙剩余浓度，增加尿素、氯化钙加入量，提高浓度至第一次喷洒浓度，拌匀后对堆积体整体或局部重复多次喷洒，直至待处理的粉煤灰堆积体基本胶结成块。步骤4.粉煤灰建材生产：将步骤3加固后的边坡通过简单破碎，过筛得到不同粒径的建材，如图1，粒径在0.25cm～5cm之间，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰处理方法，其特征在于，通过将粉煤灰中加入微生物菌液和营养液进行处理诱导生成碳酸钙胶结粉煤灰即可。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰处理方法，其特征在于，通过将粉煤灰中加入微生物菌液和营养液进行处理诱导生成碳酸钙胶结粉煤灰即可。2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰的处理方法，其特征在于，所述粉煤灰为粉煤灰堆积体，所述粉煤灰堆积体按每吨加入100-200L微生物菌液堆积形成。3.根据权利要求1或2所述的一种粉煤灰的处理方法，其特征在于，所述微生物为巴氏芽孢杆菌。4.根据权利要求1或2所述的一种粉煤灰的处理方法，其特征在于，所述营养液为尿素和氯化钙混合而成，所述尿素终浓度为0.25~2mol/L，所述氯化钙终浓度为0.25~1mol/L，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭劼，孙益成，冯清鹏，蒋锐，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32