本发为一种基于温控MICP的岛礁加固系统及方法。包括黄原胶液罐，恒低温储罐，设置在恒低温储罐中的菌液罐和反应液罐，恒温储罐，设置在恒温储罐中的混合液罐，用于保持恒温储罐恒温的太阳能储热器，蠕动泵，注水管，排水管，设置在注水管和排水管之间的排液通道，集水罐和真空泵，恒低温储罐利用地下水抽采装置保持低温；各个元件之间通过阀门和管路连接，实现在将所需温度的混合液罐注入岛礁待加固区完成MICP诱导一次加固，注入黄原胶液完成二次加固，抽干岛礁待加固区的液体，实现岛礁的三次加固。本发明专利技术通过将“温控MICP方法”工艺引入大型岛礁加固的防护工程中，同时配合黄原胶固结以及干燥固结的方法实现岛礁的多次循环加固。以及干燥固结的方法实现岛礁的多次循环加固。以及干燥固结的方法实现岛礁的多次循环加固。
【技术实现步骤摘要】
基于温控MICP的岛礁加固系统及方法
[0001]本专利技术属于大型岛礁加固
，具体涉及一种基于温控MICP的岛礁加固系统及方法。
技术介绍
[0002]由于岛礁的主要成分为钙质砂，其工程力学特性不同于普通陆源砂，同时岛礁地区自然环境恶劣、生态脆弱，岛礁建设面临施工困难、环境污染以及成本控制等问题。然而振冲密实、水泥注浆等传统地基处理方法存在施工扰动和环境污染等问题。另外，由于建设所需的工程材料均需要从陆地运输，因此建设成本也往往较高。因此，迫切需要一种生态环保、适合海洋环境与钙质砂场地的新型岛礁加固技术，由于微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial
‑
Induced Calcium carbonate Precipitation，MICP)加固技术相对于传统水泥注浆有着注浆压力小、固化时间短、原材料来源天然、环境友好等优点，为绿色环保的新型岩土岛礁工程加固技术带来了新机遇。但是MICP同样存在一些问题，例如碳酸钙颗粒长期粘接不牢固的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于温控MICP的岛礁加固方法，通过将“温控MICP方法”工艺引入大型岛礁加固的防护工程中，实现岛礁的初步加固，同时配合黄原胶固结以及干燥固结的方法实现岛礁的多次循环加固。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于温控MICP的岛礁加固系统，包括黄原胶液罐，恒低温储罐，设置在恒低温储罐中的菌液罐和反应液罐，恒温储罐，设置在恒温储罐中的混合液罐，用于保持恒温储罐恒温的太阳能储热器，蠕动泵，注水管，排水管，设置在注水管和排水管之间的排液通道，集水罐和真空泵，恒低温储罐利用地下水抽采装置实现温度在4
±
0.5℃；
[0005]各个元件之间通过阀门和管路连接，实现在将所需温度的混合液罐注入岛礁待加固区完成MICP诱导一次加固，注入黄原胶液完成二次加固，抽干岛礁待加固区的液体，实现岛礁的三次加固。
[0006]进一步的，原理注水管的主管路的一端通过阀门Ⅰ连接黄原胶液罐；
[0007]菌液罐的管路出口通过阀门Ⅲ和反应液罐的管路出口通过阀门Ⅳ后汇聚成一个管路、并通过阀门Ⅱ接入主管路；混合液罐配设阀门
Ⅴ
，菌液罐和反应液罐在蠕动泵和阀门的配合下进入混合液罐实现混合。
[0008]混合液罐和注水管之间依次设有蠕动泵和阀门
Ⅵ
；
[0009]排水管的出口通过管路和阀门
Ⅶ
连接集水罐，集水罐后设置真空泵。
[0010]进一步的，排液通道在岛礁待加固区的垂向上均匀分布，实现岛礁待加固区混合液或黄原胶液的均匀注入。
[0011]一种采用上述的加固系统实现岛礁加固的方法，包括如下步骤：
[0012]步骤(1)：制备高产脲酶菌菌液和反应液，将高产脲酶菌菌液和反应液分别放置在菌液罐和反应液罐中，并采用抽采的地下水进行冷却处理；
[0013]步骤(2)：利用太阳能储热器，将混合液罐所处的温度设为25℃，打开阀门Ⅱ、阀门Ⅲ、阀门Ⅳ和阀门
Ⅴ
，在蠕动泵的作用下将反应液和高产脲酶菌菌液灌入混合液罐；
[0014]步骤(3)：打开阀门
Ⅴ
、阀门
Ⅵ
和阀门
Ⅶ
，在蠕动泵的作用下，将混合液罐中的细菌混合胶结液通过注入管和排液通道注入岛礁待加固区中；重复直至岛礁待加固区被完全浸润，实现基于温控的MICP岛礁一次加固；
[0015]步骤(4)：打开阀门Ⅰ、阀门
Ⅵ
和阀门
Ⅶ
，在蠕动泵的作用下，将黄原胶液注入岛礁待加固区中，重复直至岛礁待加固区被完全浸润，实现岛礁的二次加固；
[0016]步骤(5)：打开阀门
Ⅵ
、阀门
Ⅶ
，在真空泵的作用下通过排水管抽取岛礁待加固区中的废液和地下水，通过干燥固结实现岛礁的三次加固。
[0017]进一步的，步骤(1)中的反应液为氯化钙和尿素混合溶液，其中氯化钙溶液的浓度为2mol/L，尿素溶液的浓度为2mol/L，等体积混合之后的反应液浓度为1mol/L。
[0018]进一步的，高产脲酶菌菌液浓度为过饱和状态，且活性为2
×
108cells/mL。
[0019]进一步的，步骤(1)中制备高产脲酶菌菌液具体步骤如下：
[0020]步骤(11)：配置第一培养基：第一培养基中包括：海水、蛋白胨、酵母膏、碳酸钠、碳酸氢钠、琼脂粉和人工尿素；将配置的第一培养基置于高压锅中进行高温灭菌；
[0021]步骤(12)：将灭菌后的第一培养基倒入培养皿内：在灭菌后的含有琼脂粉的第一培养基冷却凝固前，将灭菌后的第一培养基倒入培养皿内制备得到细菌活化用固体琼脂平板；
[0022]步骤(13)：细菌活化：取出冷藏的高产脲酶的菌种，放入海水中，待菌种变成液体状态即可得到细菌悬液；吸取细菌悬液加入步骤(12)制备的固体琼脂平板上，将滴入的细菌悬液均匀涂开；培养皿封口、进行恒温培养；
[0023]步骤(14)：配置第二培养基：第二培养基中包括：海水、蛋白胨、酵母膏、碳酸钠、碳酸氢钠、人工尿素；将配置的第二培养基置于高压锅中高温灭菌；
[0024]步骤(15)：细菌培养：挑步骤(13)的单个菌落，接种至第二培养基中，恒温培养得到高产脲酶菌菌液。
[0025]进一步的，步骤(2)中反应液和菌液等体积混合以100
±
10ml/min灌入混合液罐。
[0026]进一步的，步骤(3)中细菌混合胶结液以500
±
50L/h的速度注入到待加固岛礁区的钙质砂中。
[0027]进一步的，步骤(4)中采用的黄原胶液的浓度为100
±
10g/L，以10
±
1L/h的速度注入到待加固岛礁区的钙质砂中。
[0028]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0029](1)本专利技术将“温控MICP方法”工艺应用到大型岛礁加固建设中，解决低温条件下的脲酶代谢缓慢问题，通过温控法提升脲酶菌活性及MICP岛礁固化效果，从而大大提高岛礁加固效果。
[0030](2)本专利技术采用黄原胶溶液，使得菌液、反应液和岛礁待加固区在MICP反应发生前已经得到了充分混合，使得MICP反应生成的碳酸钙在砂土内部分布将更加均匀，解决碳酸钙颗粒长期粘接不牢固的问题；同时黄原胶的加入使得岛礁的力学性能大大提升，对岛礁
的加固起到积极效果。
[0031](3)热带岛礁地区淡水资源缺乏，本专利技术利用海水资源培养微生物，将带来巨大的经济效益和环境效益。
[0032](4)结合岛礁开发过程中取材不方便、运输成本高问题，充分利用岛礁资源与废物资源，实现了就地取材﹑废物利用的地基加工方法，同时由于没有采用水泥等化工产品，采用生物方法形成的加固更加环保，对环境的影响小。
附图说明
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于温控MICP的岛礁加固系统，其特征在于，包括黄原胶液罐(8)，恒低温储罐(11)，设置在恒低温储罐(11)中的菌液罐(9)和反应液罐(10)，恒温储罐(13)，设置在恒温储罐(13)中的混合液罐(15)，用于保持恒温储罐(13)恒温的太阳能储热器，蠕动泵(16)，注水管(17)，排水管(18)，设置在注水管(17)和排水管(18)之间的排液通道，集水罐(20)和真空泵(21)，恒低温储罐(11)利用地下水抽采装置(12)实现温度在4
±
0.5℃；各个元件之间通过阀门和管路连接，实现在将所需温度的混合液罐注入岛礁待加固区(19)完成MICP诱导一次加固，注入黄原胶液完成二次加固，抽干岛礁待加固区的液体，实现岛礁的三次加固。2.根据权利要求1所述的加固系统，其特征在于，远离注水管(17)的主管路的一端通过阀门Ⅰ(1)连接黄原胶液罐(8)；菌液罐(9)的管路出口通过阀门Ⅲ和反应液罐(10)的管路出口通过阀门Ⅳ(4)后汇聚成一个管路、并通过阀门Ⅱ(2)接入主管路；混合液罐(15)配设阀门
Ⅴ
(5)，菌液罐(9)和反应液罐(10)在蠕动泵和阀门的配合下进入混合液罐(15)实现混合。混合液罐(15)和注水管(17)之间依次设有蠕动泵(16)和阀门
Ⅵ
(6)；排水管(18)的出口通过管路和阀门
Ⅶ
(7)连接集水罐(20)，集水罐(20)后设置真空泵(21)。3.根据权利要求2所述的加固系统，其特征在于，排液通道在岛礁待加固区(19)的垂向上均匀分布，实现岛礁待加固区(19)混合液或黄原胶液的均匀注入。4.一种采用权利要求1
‑
3任一项所述的加固系统实现岛礁加固的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：制备高产脲酶菌菌液和反应液，将高产脲酶菌菌液和反应液分别放置在菌液罐(9)和反应液罐(10)中，并采用抽采的地下水进行冷却处理；步骤(2)：利用太阳能储热器，将混合液罐所处的温度设为25℃，打开阀门Ⅱ、阀门Ⅲ、阀门Ⅳ和阀门
Ⅴ
，在蠕动泵的作用下将反应液和高产脲酶菌菌液灌入混合液罐(15)；步骤(3)：打开阀门
Ⅴ
、阀门
Ⅵ
和阀门
Ⅶ
，在蠕动泵的作用下，将混合液罐中的细菌混合胶结液通过注入管(17)和排液通道注入岛礁待加固区中；重复直至岛礁待加固区被...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯君，孙溪晨，李伟兵，姚文进，高毅飞，王浩彬，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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