本發(fā)明屬于微生物學(xué)領(lǐng)域和材料科學(xué)領(lǐng)域的交叉科學(xué)技術(shù)，涉及一種加速微生物礦化堿性固體廢棄物的微生物方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的固體廢棄物逐年增長，如果不采取合理的方式對(duì)這些固體廢棄物進(jìn)行綜合利用，必然將會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境造成許多危害，諸如占用土地，污染空氣，浪費(fèi)資源等。固體廢棄物資源化利用最廣泛、有效途徑之一便是用于建筑材料，堿性固體廢棄物主要的活性礦物組成為c2s、c3s、c4af和ro相(mg、fe、mn等的氧化物所形成的固熔體)等，與水泥組分相近，但使用固體廢棄物制備建筑材料還存在水化速率慢，安定性較差等問題。微生物礦化誘導(dǎo)技術(shù)是模仿了自然界中co2的礦物吸收過程，即co2與含有堿性或堿土金屬氧化物的礦石反應(yīng)，生成永久的、更為穩(wěn)定的碳酸鹽這樣一系列過程。但在自然界中，礦石碳酸化過程是自然發(fā)生的，過程非常緩慢。為了加速這一過程，從自然界中提取出某種微生物，提供其充分適宜的生存、繁殖和活化反應(yīng)條件，加速其的酶化作用，再人為得提高co2的濃度，其分泌的碳酸酐酶理論上可以加快水合反應(yīng)速度約107倍，顯著提升co2的吸收效率和吸收速率，并且其分泌物也具有一定的膠凝性，從而達(dá)到微生物的高效固碳。鋅離子是微生物生成碳酸酐酶的必須離子，鋅離子的加入可明顯提升微生物生成碳酸酐酶的代謝速率，提升微生物礦化速度。該技術(shù)一項(xiàng)利用廢棄物、節(jié)約資源和能源的先進(jìn)技術(shù)，是處理堿性固體廢棄物的有效方法，不僅可以解決工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出固體廢棄物的污染，也可在一定程度上緩解所引起的溫室效應(yīng)具有處理時(shí)間短，并且工藝簡(jiǎn)單，投資少，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有較高的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種加速微生物礦化堿性固體廢棄物的方法，此方法具有成本低、效果顯著、環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案：本發(fā)明基于使用鋅離子加速微生物礦化堿性固體廢棄物的方法，包括以下步驟：步驟1.將碳酸酐酶菌接種至相應(yīng)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，制備菌體濃度為106～107個(gè)/ml的碳酸酐酶菌濃縮菌液；步驟2.將堿性固體廢棄物倒入攪拌鍋中，向攪拌鍋內(nèi)加入上述的濃縮菌液、鋅鹽與水，繼續(xù)攪拌至均勻，加入砂后繼續(xù)攪拌均勻成漿體，將該漿體倒入模具中振搗成型；步驟3.成型后，將成型的試件置于相對(duì)濕度60％±3％，溫度20±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，1天后脫模，將脫模后試樣放入壓力釜中，在相對(duì)濕度70％±3％，co2壓力為0.2-0.4mpa下養(yǎng)護(hù)3-5小時(shí)，得到固體廢棄物礦化制品強(qiáng)度可達(dá)40mpa以上。所述固體廢棄物礦化制品，其中堿性固廢、砂、菌液、水、鋅鹽按質(zhì)量比為1﹕2～3﹕0.2～0.3：0.1～0.2：0.01～0.02制備。所述的鋅鹽，能加速碳酸酐酶菌的代謝速率，加速微生物礦化過程，提升礦化制品的強(qiáng)度及耐久性能。有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、在二氧化碳?jí)毫︷B(yǎng)護(hù)條件下，碳酸酐酶菌吸收、轉(zhuǎn)化co2為碳酸根，與堿性固廢反應(yīng)體系中的ca2+、mg2+等離子反應(yīng)，同時(shí)微生物礦化生成的caco3在含有激發(fā)劑的體系中，能促進(jìn)水化硅酸鈣與水化碳鋁酸鈣的形成。鋅離子是微生物生成碳酸酐酶的必須離子，鋅離子的加入可明顯提升微生物生成碳酸酐酶的代謝速率，提升微生物礦化速度，固體廢棄物建材制品的強(qiáng)度到明顯的提升提高。2、本發(fā)明采用的微生物方法，具有高效、簡(jiǎn)化養(yǎng)護(hù)條件，經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，形成的礦物性質(zhì)穩(wěn)定、耐久性強(qiáng)，過程中產(chǎn)生的二氧化碳可有效捕獲利用，減緩溫室效應(yīng)。附圖說明圖1使用x射線斷層照相獲得的灰度信息計(jì)算微生物礦化與碳化鋼渣膠凝材料碳酸鈣的量對(duì)比，圖2微生物礦化與碳化鋼渣膠凝材料孔結(jié)構(gòu)對(duì)比圖，圖3微生物礦化與碳化鋼渣膠凝材料tg對(duì)比圖，圖4微生物礦化與碳化鋼渣膠凝材料微觀形貌對(duì)比圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明所采用的碳酸酐酶菌均來源于中國工業(yè)微生物菌種保藏中心。本發(fā)明基于微生物加速礦化堿性固體廢棄物的方法，方法步驟如下：(1)獲取碳酸酐酶菌濃縮菌液：將碳酸酐酶菌接種于滅菌后的培養(yǎng)基溶液，每升培養(yǎng)基含有蛋白胨3～7g、牛肉浸取物4～6g，nacl6～7g、瓊脂16～18g、mgso40.3～0.7g，并控制ph為7～8，于32～38℃下振蕩培養(yǎng)24h，得到含有碳酸酐酶菌的菌液，在4℃下經(jīng)6000～8000rpm高速離心10～15min后，除去上層培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)后加去離子水，濃縮菌液中所含菌體濃度為106～107個(gè)/ml。(2)將一定量固體廢棄物倒入攪拌鍋中，向攪拌鍋內(nèi)加入一定量的濃縮菌液、硝酸鋅與水，繼續(xù)攪拌至均勻，加入砂后繼續(xù)攪拌均勻，將漿體倒入模具中振搗成型；(3)成型后，將試件置于相對(duì)濕度(60％±3％)，溫度(20±2)℃的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，1d后脫模，將脫模后試樣放入壓力釜中，在濕度(70％±3％)，一定co2壓力下養(yǎng)護(hù)4h-6h。(4)所述固體廢棄物建材制品中固廢、砂、菌液、水按質(zhì)量比為1﹕2～3﹕0.2～0.3：0.1～0.2制備。(5)在一定二氧化碳?jí)毫︷B(yǎng)護(hù)條件下，碳酸酐酶菌吸收、轉(zhuǎn)化co2為碳酸根，與堿性固廢反應(yīng)體系中的ca2+、mg2+等離子反應(yīng)，同時(shí)微生物礦化生成的caco3在含有激發(fā)劑的體系中，能促進(jìn)水化硅酸鈣與水化碳鋁酸鈣的形成，固體廢棄物建材制品的強(qiáng)度到明顯的提升提高。鋅離子是微生物生成碳酸酐酶的必須離子，鋅離子的加入可明顯提升微生物生成碳酸酐酶的代謝速率，提升微生物礦化速度。使用x射線斷層照相獲得的灰度信息計(jì)算鋅離子加速微生物礦化與微生物礦化鋼渣膠凝材料碳酸鈣的量對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)體系中，附圖1、2、3、4分別為使用x射線斷層照相獲得的灰度信息計(jì)算鋅離子加速微生物礦化與微生物礦化鋼渣膠凝材料碳酸鈣的量對(duì)比、鋅離子加速微生物礦化與微生物礦化鋼渣膠凝材料孔結(jié)構(gòu)對(duì)比、鋅離子加速微生物礦化與微生物礦化鋼渣膠凝材料tg對(duì)比、鋅離子加速微生物礦化與微生物礦化鋼渣膠凝材料微觀形貌對(duì)比圖由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用鋅離子加速微生物礦化技術(shù)制備的堿性固體廢棄物膠凝材料，碳酸鈣含量明顯增加，制品內(nèi)部的密實(shí)程度明顯提高，對(duì)于材料的強(qiáng)度與耐久性有明顯的提升。此方法具有成本低、效果顯著、環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)例：(1)獲取碳酸酐酶菌濃縮菌液：將碳酸酐酶菌接種于滅菌后的培養(yǎng)基溶液，每升培養(yǎng)基含有蛋白胨7g、牛肉浸取物6g，nacl7g、瓊脂18g、mgso40.7g，并控制ph為7～8，于32℃下振蕩培養(yǎng)24h，得到含有碳酸酐酶菌的菌液，在4℃下經(jīng)6000～8000rpm高速離心15min后，除去上層培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)后加去離子水，濃縮菌液中所含菌體濃度為106～107個(gè)/ml。(2)將400g鋼渣倒入攪拌鍋中攪拌均勻后，向攪拌鍋內(nèi)加入100ml濃縮的菌液與50ml水、5g硝酸鋅、繼續(xù)攪拌至均勻，加入砂后繼續(xù)攪拌均勻，將漿體倒入模具中振搗成型。表1.鋅離子加速微生物礦化鋼渣膠凝材料配比/g鋼渣砂水濃縮菌液硝酸鋅4001200501005(3)成型后，將試件置于相對(duì)濕度(60％±3％)，溫度(20±2)℃的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，1d后脫模，將脫模后試樣放入壓力釜中，在濕度(70％±3％)，co2壓力為0.3mpa條件下養(yǎng)護(hù)4h。(4)使用鋅離子加速微生物法制備的鋼渣膠凝材料有較高強(qiáng)度，無泛堿開裂的現(xiàn)象出現(xiàn)微生物礦化誘導(dǎo)作用后，碳化后磚體內(nèi)部的碳酸鈣含量增加，水化產(chǎn)物中有水化碳鋁酸鈣的生產(chǎn)，磚內(nèi)部致密程度增加。此方法具有成本低、效果顯著、環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第1頁12