[0024] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0025] 本发明的原理如下:
[0026] 本发明将产脲酶具有矿化作用的微生物接种至培养基中,以培养基中的底物蛋白胨、肉浸膏和尿素等为营养源,产生的脲酶具有分解底物中尿素的能力,如反应式(1)所示,随着底物的不断分解,NH3不断释放,使得溶液的pH值升高,如反应式(2)所示,同时pH值升高又促使以下可逆反应往正方向进行,如反应式(3)所示,使得CO32-的浓度不断提高。
[0027] 飞灰中含有一定量的金属离子M2+(M2+指Ca2+、Zn2+、Pb2+等),微生物细胞膜界面处带负电荷的SM(水可溶有机质)立即不断螯合M2+,如反应式(4)所示,诱导出局部的晶体,阴离子(CO32-)浓度进一步增大,从而吸引更多的M2+,直到晶体前驱物浓度增大到利于核化,从而沉积出起固结作用的矿化物质颗粒,如反应式(5)所示,具体过程如图1所示。
[0028]
[0029]
[0030]
[0031] Cell+M2+→Cell-M2+ (4)
[0032]
[0033] 产脲酶微生物在新陈代谢过程中会产生一种脲酶,脲酶可以将尿素分解,形成铵根离子和碳酸根离子,由于该微生物细胞壁的特殊结构,微生物表面带负电荷,当溶液中含有一定浓度钙离子或其他金属离子时,这些离子会被微生物吸附,从而以微生物为晶核,在微生物周围就会形成具有胶凝作用的碳酸盐结晶,微生物死亡并嵌入结晶体中。垃圾焚烧飞灰富含内源钙及重金属离子,为矿化作用提供阳离子,同时矿化作用完成可降低垃圾焚烧飞灰的浸出毒性;垃圾焚烧飞灰浸出液呈碱性,可促进矿化作用的进行,更有利于碳酸盐的生成和结晶。
[0034] 本发明的实施例如下:
[0035] 实施例1
[0036] 步骤1)配制培养基
[0037] 配制培养基(培养基成分如表1所示),在121℃高温,103kPa高压,灭菌20min,静置至室温,在超净台上将巴氏生孢八叠球菌Sporosarcian pasteurii(购自中国普通微生物菌种保藏中心,编号为cgmcc 1.3687)按1%(v/v)接种量接种至装有培养基的三角瓶中,在30℃温度和220r/min摇床上振荡培养46h。
[0038] 表1培养基成分
[0039]
[0040] 菌液OD600值的测量
[0041] 菌液浓度用OD600值来表示,其值采用紫外分光光度计来测量。取1mL经摇床经摇床培养好的菌液(保证对菌液的操作是在无菌环境中完成,避免污染菌液),并立即注射到培养管中。每次取样2μL至紫外分光光度计测量其OD600值,当OD600值到达0.02~0.07时,可认为该菌液具有较高较合适浓度,具备团聚化垃圾焚烧飞灰的能力。本实施例菌种的OD600值具体是0.05,然后进行下一步骤。
[0042] 步骤2)将步骤1)配制得到的菌液取200mL和1kg垃圾焚烧飞灰混合搅拌均匀,平铺于0.5cm厚的PVC塑料平板上,平铺厚度为1.5cm,静置12h后进行下一步骤。
[0043] 步骤3)在步骤2)中得到的垃圾焚烧飞灰平铺层上均匀喷淋1.0mol/L尿素溶液200mL,喷淋采用小型喷雾壶(200mL),7d后即获得团聚化后垃圾焚烧飞灰。作业温度为18℃~20℃。
[0044] 颗粒级配:取出团聚化垃圾焚烧飞灰,自然风干,对团聚化后垃圾焚烧飞灰按照《水泥细度检验方法筛析法》(GBT1345-2005)进行颗粒分析实验。团聚化前后大于80μm的筛余量如图2所示。
[0045] 表面微观:分别取团聚化前后垃圾焚烧飞灰试样少量做SEM,观察结果如图3、图4所示,在相同放大倍数(×5000)下,团聚化后垃圾焚烧飞灰颗粒粒径明显大于团聚化前,且团聚化后垃圾焚烧飞灰表面有晶体生成。
[0046] 实施例2
[0047] 步骤1)配制培养基
[0048] 配制培养基(培养基成分如表1所示),在121℃高温,103kPa高压,灭菌15min,静置至室温,在超净台上将南极生孢八叠球菌Sporosarcina antarctica(购自中国普通微生物菌种保藏中心,编号为cgmcc 1.6503)按1%(v/v)接种量接种至装有培养基的三角瓶中,在20℃温度和240r/min摇床上振荡培养24h。
[0049] 表1培养基成分
[0050]
[0051] 菌液OD600值的测量
[0052] 菌液浓度用OD600值来表示,其值采用紫外分光光度计来测量。取1mL经摇床经摇床培养好的菌液(保证对菌液的操作是在无菌环境中完成,避免污染菌液),并立即注射到培养管中。每次取样2μL至紫外分光光度计测量其OD600值,当OD600值到达0.02~0.07时,可认为该菌液具有较高较合适浓度,具备团聚化垃圾焚烧飞灰的能力。本实施例菌种的OD600值具体是0.02,然后进行下一步骤。
[0053] 步骤2)将步骤1)配制得到的菌液取300mL和1kg垃圾焚烧飞灰混合搅拌均匀,平铺于0.5cm厚的PVC塑料平板上,平铺厚度为1.0cm,静置8h后进行下一步骤。
[0054] 步骤3)在步骤2)中得到的垃圾焚烧飞灰平铺层上均匀喷淋1.5mol/L尿素溶液300mL,喷淋采用小型喷雾壶(200mL),5d后即获得团聚化后垃圾焚烧飞灰。作业温度为10℃~12℃。
[0055] 处理前后垃圾焚烧飞灰颗粒粒径筛余量对比,处理前垃圾焚烧飞灰颗粒SEM图和处理后垃圾焚烧飞灰颗粒SEM图与实施例1相差不大。
[0056] 实施例3
[0057] 步骤1)配制培养基
[0058] 配制培养基(培养基成分如表1所示),在121℃高温,103kPa高压,灭菌20min,静置至室温,在超净台上将迟缓芽孢杆菌Bacillus lentus(购自中国普通微生物菌种保藏中心,编号为cgmcc 1.4082)按1%(v/v)接种量接种至装有培养基的三角瓶中,在35℃温度和180r/min摇床上振荡培养48h。
[0059] 表1培养基成分
[0060]
[0061] 菌液OD600值的测量
[0062] 菌液浓度用OD600值来表示,其值采用紫外分光光度计来测量。取1mL经摇床经摇床培养好的菌液(保证对菌液的操作是在无菌环境中完成,避免污染菌液),并立即注射到培养管中。每次取样2μL至紫外分光光度计测量其OD600值,当OD600值到达0.02~0.07时,可认为该菌液具有较高较合适浓度,具备团聚化垃圾焚烧飞灰的能力。本实施例菌种的OD600值具体是0.07,然后进行下一步骤。
[0063] 步骤2)将步骤1)配制得到的菌液取400mL和1kg垃圾焚烧飞灰混合搅拌均匀,平铺于0.5cm厚的PVC塑料平板上,平铺厚度为3.0cm,静置12h后进行下一步骤。
[0064] 步骤3)在步骤2)中得到的垃圾焚烧飞灰平铺层上均匀喷淋0.5mol/L尿素溶液400mL,喷淋采用小型喷雾壶(200mL),5d后即获得团聚化后垃圾焚烧飞灰。作业温度为28℃~30℃。
[0065] 处理前后垃圾焚烧飞灰颗粒粒径筛余量对比,处理前垃圾焚烧飞灰颗粒SEM图和处理后垃圾焚烧飞灰颗粒SEM图与实施例1相差不大。