一种植物脲酶固化剂及其在垃圾填埋场防渗衬层中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物脲酶固化剂及其在垃圾填埋场防渗衬层中的应用，植物脲酶固化剂包括植物脲酶、可溶性钙盐、尿素、胶黏剂和水，所述植物脲酶：可溶性钙盐：尿素：胶黏剂：水的质量比为10：5~10：5~30：1~2：200~400。将植物脲酶固化剂按照1~10 L/m3的液固体积比与粘土拌和，逐层铺设并压实在垃圾填埋场的底层及四周即形成防渗衬层，使防渗衬层强度提高1.75~2.53倍，使透过重金属离子降至27~65%，渗透系数降低至1

【技术实现步骤摘要】
一种植物脲酶固化剂及其在垃圾填埋场防渗衬层中的应用


[0001]本专利技术属于环境岩土
，具体涉及一种植物脲酶固化剂及其在垃圾填埋场防渗衬层中的应用。

技术介绍

[0002]随着我国城市化进程的不断推进和居民生活水平的提高，城市生活垃圾的数量与日俱增，人们的环保意识不断增强，生活垃圾的无害化处置问题愈发引起关注。我国常用的固体废物处置方法有焚烧、填埋和堆肥三类，相较于其余两种处置方法，填埋法的处置效率高、处置量大、处置成本低且环保安全。基于以上优势，填埋法在我国被广泛采用，垃圾填埋场的修建数量不断增多。
[0003]建造垃圾填埋场的关键技术是填埋场底部衬层的防渗处理。目前国内填埋场的衬层大多采用压实粘土作为基本材料，但垃圾渗滤液中的重金属物质穿透能力强，在扩散作用下能够穿透粘土层，造成地下水污染和土壤污染。因此，需要改良粘土衬层以增强其阻挡重金属的能力。
[0004]植物脲酶诱导方解石沉淀技术是一种环境岩土领域中的新技术，其基本原理是利用植物脲酶将尿素分解成CO
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和其他产物，CO
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与环境中的Ca
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结合生成方解石。部分研究表明，可将大豆脲酶与尿素、醋酸钙混合，诱导产生胶凝性且难溶的碳酸钙晶体，从而将砂颗粒胶结成具有一定强度的整体（参见吴林玉等，岩土工程学报，2020年4月第42卷第4期）。本专利技术进一步改良植物脲酶固化剂处方，使之适用于垃圾填埋场底部防渗衬层的应用，提高衬层强度并减少重金属的渗透。
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技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种植物脲酶固化剂及其在垃圾填埋场防渗衬层中的应用，改良植物脲酶固化剂处方，使之适用于垃圾填埋场底部防渗衬层的应用，提高衬层强度并减少重金属的渗透。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种植物脲酶固化剂，包括植物脲酶、可溶性钙盐、尿素、胶黏剂和水，所述植物脲酶：可溶性钙盐：尿素：胶黏剂：水的质量比为10：5~10：5~30：1~2：200~400。
[0007]优选的，所述植物脲酶为大豆脲酶。
[0008]优选的，所述胶黏剂为黄原胶、瓜尔胶、结冷胶混合胶黏剂，质量比为4：3：3。
[0009]优选的，所述植物脲酶：可溶性钙盐：尿素：胶黏剂：水的质量比为10：10：30：1：200。
[0010]一种植物脲酶固化剂在垃圾填埋场防渗衬层中的应用，包括将植物脲酶固化剂按照1~10 L/m3的液固体积比与粘土拌和，逐层铺设并压实在垃圾填埋场的底层及四周即形成防渗衬层。
[0011]优选的，所述植物脲酶固化剂与粘土拌和液固体积比为10 L/m3。
[0012]优选的，所述防渗衬层强度为56~81KPa，重金属吸附量为1.75~3.63mg/kg，渗透系数小于1
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[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过植物脲酶固化剂对粘土进行改良用于修建垃圾填埋场防渗衬层，植物脲酶诱导方解石沉淀技术使防渗衬层强度相比于对照组提高1.75~2.53倍，同时方解石还具有吸附多种重金属离子的能力，使透过重金属离子为对照组的27~65%，渗透系数降低至1
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‑7以下，有效降低重金属离子的迁移和渗透。
具体实施方式
[0014]下面通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0015]实施例1大豆脲酶溶液的制备：取大豆放入60℃烘箱中2个小时，将干燥的大豆磨成粉末，以2：25的固液比配制成豆粉溶液，将搅拌均匀的豆粉溶液放入低速冷冻离心机中，以4000rpm转速离心15分钟，离心后过滤即得大豆脲酶溶液（参见《大豆脲酶基本特性与粉质砂土的固化研究》杨丰，何稼，亓永帅，等.河南科学，2019，37（1）：118
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124.）植物脲酶固化剂的配制：将大豆脲酶、氯化钙、尿素、混合胶黏剂（黄原胶：瓜尔胶：结冷胶质量比为4：3：3）和水按照质量比10：10：30：1：200混合溶解完全。
[0016]植物脲酶固化剂在垃圾填埋场防渗衬层中的应用：将上述植物脲酶固化剂按照10L/m3的液固体积比与粘土拌和，搅拌均匀后，均匀铺设在垃圾填埋场基坑的底部和侧部，压实成25~30cm的土层，放置于常温环境下静置两天。在压实后的8h、16h、24h、32h、40h、48h对土层进行表面强度贯入试验，土层表面强度不再随时间变化，则方解石已生成完成，完成第一层衬层的施工，第一层衬层强度为81 kPa。可重复上述施工步骤，直到防渗衬层的厚度满足实际要求。
[0017]重金属吸附性检测：将第一层衬层土样放入100℃烘箱中烘干研磨后过筛，将过筛后的各组土样干燥保存待用。配置5mg/L的氯化铅溶液。取氯化铅溶液10ml，加入2g土样，将混合物在恒定温度条件下混合振荡1h，静置1h，用移液枪吸取上清液，将上清液放入低速冷冻离心机内部进行离心，离心后再次用移液枪吸取澄清的上清液。应用火焰原子吸收法测定此清液中铅离子的残留浓度为1.37mg/kg。
[0018]渗透系数检测：使用南55型渗透仪对第一衬层进行渗透系数检测，检测知第一衬层渗透系数小于1
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[0019]实施例2与实施例1的区别在于：所述植物脲酶固化剂的配制中大豆脲酶、氯化钙、尿素、混合胶黏剂和水的质量比10：5：5：1：400；植物脲酶固化剂在垃圾填埋场防渗衬层中的应用中植物脲酶固化剂与粘土拌和的液固体积比为1L/m3。
[0020]第一层衬层强度为56 kPa；清液中铅离子的残留浓度为3.25mg/kg；第一衬层渗透系数小于1
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[0021]对比例1
与实施例1的区别在于：固化剂的配制为将氯化钙、尿素、混合胶黏剂和水按照质量比10：30：1：200混合溶解完全。
[0022]第一层衬层强度为32 kPa；清液中铅离子的残留浓度为5mg/kg；第一衬层渗透系数大于1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物脲酶固化剂，其特征在于，包括植物脲酶、可溶性钙盐、尿素、胶黏剂和水，所述植物脲酶：可溶性钙盐：尿素：胶黏剂：水的质量比为10：5~10：5~30：1~2：200~400。2.如权利要求1所述的植物脲酶固化剂，其特征在于，所述植物脲酶为大豆脲酶。3.如权利要求1所述的植物脲酶固化剂，其特征在于，所述胶黏剂为黄原胶、瓜尔胶、结冷胶混合胶黏剂，质量比为4：3：3。4.如权利要求1所述的植物脲酶固化剂，其特征在于，所述植物脲酶：可溶性钙盐：尿素：胶黏剂：水的质量比为10：10：30：1：200。5.权利要求1所述的植物脲酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云东，严柏杨，叶至韬，张燚，曾逸文，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：