一种微生物淤泥固化环保材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种微生物淤泥固化环保材料，所述微生物淤泥固化环保材料包括复合水处理菌剂、钙源和复合固化剂。本发明专利技术还公开了一种微生物淤泥固化环保材料的应用，本发明专利技术的该复合固化材料对河道淤泥物理化学性质有显著影响，淤泥中氮磷、重金属元素都有一定程度地降低，含水率减少，强度增大，具备良好的利用价值和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物淤泥固化环保材料及其应用
本专利技术属于化工领域，涉及一种固化材料，具体涉及一种快速脱水稳定环境友好型微生物淤泥固化环保材料及其应用。
技术介绍
在中国城镇化建设和社会经济的发展和推进下，河道污染问题日益显著，淤积严重。河道淤泥总量大，初始含水率高，组成成分复杂，可能携带一定有毒有害物质，若随意抛弃和填埋，不仅利用效率低，占据土壤资源，还会导致淤泥内污染物扩散，对万物的生存环境造成二次污染。因此在河道清淤之后，首先要筛除固态杂质，再对淤泥进行脱水和干化处理，最后根据污泥特性对其资源化利用。我国在河道疏浚后淤泥的脱水及淤泥资源化利用方面，出路还没有得到有效合理的解决。对河道淤泥进行收集处理，不仅有利于对河道及湖泊的水体承接能力、降低水体的富营养化程度、净化人民的城市生活环境，而且对淤泥综合利用，减少淤泥的二次污染，化害为利、变废为宝有着重要的作用，并且逐步形成一个极具发展潜能的新兴产业。目前而言，利用固化技术处理淤泥极具市场前景和应用价值，经处理后的污泥可以作为建筑材料再生利用，也可以作为填埋处置的预处理方法，很大程度上解决了污泥处置中的问题。我们的愿景是改善河湖水体的承受力度，使城市生活环境更洁净，降低水体富营养化事件发生的概率，综合利用污泥的潜在价值，最大效益地使污泥变废为宝。达到这个极具发展潜能目标的重要途径之一便是研究无二次污染、安全系数高、高效低耗的固化剂，提高河道淤泥处理处置效率和淤泥资源化利用。
技术实现思路
专利技术目的：针对目前淤泥固化剂的需求，结合微生物净化的优越性，本专利技术提供一种既能降低淤泥污染物含量，又能使淤泥快速脱水稳定环境友好型微生物淤泥固化环保材料，实现对河道淤泥的高效处置与资源化利用。本专利技术的微生物淤泥固化环保材料利用微生物的净化功能，微生物和钙源的矿化机理以及固化剂的脱水原理，大幅度提升淤泥的固化速率和脱水效率。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种微生物淤泥固化环保材料，所述微生物淤泥固化环保材料包括复合水处理菌剂、钙源和复合固化剂。其中，所述复合水处理菌剂与钙源的质量比为1:8～1:10。其中，所述钙源占淤泥干重的2％～8％。其中，所述复合固化剂占占淤泥干重的7％～16％。其中，所述复合水处理菌剂包括含有芽孢杆菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌中的一种或几种的EM菌剂。其中，所述钙源为可溶性钙盐，所述可溶性钙盐包括氯化钙、溴化钙、硝酸钙、氯酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙中的一种或几种。进一步地，所述氯化钙占淤泥干重的2～4％。进一步地，所述溴化钙占淤泥干重的5～7％。进一步地，所述硝酸钙占淤泥干重的4～5％。进一步地，所述氯酸钙占淤泥干重的5～7％。进一步地，所述高氯酸钙占淤泥干重的7～8％。进一步地，所述碳酸氢钙占淤泥干重的4～5％。进一步地，所述磷酸二氢钙占淤泥干重的7～8％。其中，所述复合固化剂包括十六烷基三甲基溴化铵、PAMG固化剂、三氯化铁、PAM固化剂、PAMK固化剂、PAMI固化剂中的一种或几种。进一步地，所述的复合固化剂为数种固化剂配比组成。可选的，部分复合固化剂按如下质量百分比配比组成：复合固化剂1：占淤泥干重的7％～11％：十六烷基三甲基溴化铵占淤泥干重的4～6％，PAMG固化剂占淤泥干重的3％～5％。复合固化剂2：占淤泥干重的12％～16％：三氯化铁占淤泥干重的7～9％，PAM固化剂占淤泥干重的5％～7％。复合固化剂3：占淤泥干重的12％～16％：PAMK固化剂占淤泥干重的6～8％，PAMI固化剂占淤泥干重的6％～8％。其中，所述PAMG固化剂(壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)/纳米二氧化硅树脂)釆用水溶液聚合法，通过过硫酸钾引发、二甲基双丙烯酰胺交联，将丙烯酸和丙烯酰胺单体接枝到壳聚糖大分子上，再加以纳米二氧化硅改性制备得到的壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)/纳米二氧化硅树脂。其中，所述PAMK固化剂(壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)/高岭石树脂)釆用水溶液聚合法，通过过硫酸钾引发、二甲基双丙烯酰胺交联，将丙烯酸和丙烯酰胺单体接枝到壳聚糖大分子上，再加以高岭石改性制备得到的壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)/高岭石树脂。其中，所述PAMI固化剂(壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)伊利石树脂)釆用水溶液聚合法，通过过硫酸钾引发、二甲基双丙烯酰胺交联，将丙烯酸和丙烯酰胺单体接枝到壳聚糖大分子上，再加以伊利石改性制备得到的壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯酰胺)伊利石树脂。进一步地，所述微生物淤泥固化环保材料的最优配比为：菌钙比为1:9，氯化钙添加量占淤泥干重的3％，十六烷基三甲基溴化铵添加量占淤泥干重的5％，PAMG添加量占淤泥干重的4％。本
技术实现思路
还包括上述的一种微生物淤泥固化环保材料的制备方法，包括以下步骤：所述固化材料为干燥的复合水处理菌剂、钙源和复合固化剂以固有比例均匀混合而成。使用前于适量蒸馏水中充分溶解后添加至淤泥中。本
技术实现思路
还包括一种微生物淤泥固化环保材料在河道淤泥处理方面的应用。其中，在具体的应用中，该微生物淤泥固化环保材料所述反应温度为25～30℃，反应pH为6～8，反应时长为1～2h。进一步地，所述固化环保材料的最佳适用条件为：最适温度为30℃，最适pH为7，最适反应时间为1h。本专利技术中采用的试验淤泥初始含水率92.0％，初始pH为9.01，有机质含量5.31％。作用原理：本专利技术中所述微生物淤泥固化环保材料由复合水处理菌剂、钙源和固化剂组成，复合水处理菌剂内多种微生物相互作用，共同繁殖，它们通过新陈代谢分解淤泥中有机物，并将分解过程产生的营养物质用于生长繁殖，储蓄能量净化淤泥。当微生物与钙源结合时，微生物中的尿素可以被新陈代谢作用产生的尿素酶分解为铵根离子和碳酸根离子，可与提供的钙离子结合生成碳酸钙。这种矿化行为具有特殊的胶结作用，形成的生物胶凝材料可作为生物水泥。该微生物淤泥固化环保材料利用微生物的净化功能，微生物和钙源的矿化机理以及固化剂的脱水原理，大幅度提升淤泥的固化和脱水能力。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、本专利技术展示出较好的淤泥固化效果和污染物处理效果。它明显地提高了淤泥强度，降低了淤泥含水率，对淤泥中氮、磷、重金属等污染物质也有抑制作用。2、本专利技术在污泥固化的过程中加入复合菌剂，多种微生物相辅相成，一同协作吸收降解多种环境污染物，对淤泥的修复效果显著，便于后续资源化利用。3、本专利技术将复合微生物菌剂、钙源和固化剂三者的复配，三者各有所长，在试验过程中取其精华，使最终的复合材料多功能化，既显著提高固结效率，又有效地控制了污染物。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本专利技术的保护范围。实验试剂：PAMK、PAMI、PAMG固化剂为低交联度疏松多孔结构的比表面积巨大的膨松状粉末，具有优良的吸水性，能够加速污泥的脱水进程，由中南大学开发制备。PAMG、PAMK、PAMI固化剂分别为釆用水溶液聚合法，通过过硫酸钾引发、二甲基双丙烯酰胺交联，将丙烯酸和丙烯酰胺单体接枝到壳聚糖大分子上，再分别加以纳米二氧化硅、高岭石、伊利石改性，制备的壳聚糖接枝聚(丙烯酸/丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述微生物淤泥固化环保材料包括复合水处理菌剂、钙源和复合固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述微生物淤泥固化环保材料包括复合水处理菌剂、钙源和复合固化剂。2.根据权利要求1所述的一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述复合水处理菌剂与钙源的质量比为1:8~1:10。3.根据权利要求1所述的一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述钙源添加量占淤泥干重的2%~8%。4.根据权利要求1所述的一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述复合固化剂占占淤泥干重的7%~16%。5.根据权利要求1所述的一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述复合水处理菌剂包括含有芽孢杆菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌中的一种或几种的EM菌剂。6.根据权利要求1所述的一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述钙源为可溶性钙盐，所述可溶性钙盐包括氯化钙、溴化钙、硝酸钙、氯酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙中的一种或几种。7.根据权利要求1所述一种微生物淤泥固化环保材料，其特征在于，所述复合固化剂包括十六烷基三甲基溴化铵、PAMG固化剂、三氯化铁、PAM固化...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝建中，徐迪，朱秋子，吴绍凯，陈靓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32