[发明专利]利用微生物固化松散珊瑚砂的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，特别涉及利用微生物固化松散珊瑚砂的方法。

背景技术

21世纪，人类进入了大规模开发利用海洋的时期。随着我国“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”重大部署实施的逐步深入，大规模岛礁工程建设势在必行、刻不容缓。对于远离陆地的岛礁工程建设来说，缺少建筑材料，所需的各类建筑材料均需要从陆地运输，其成本非常昂贵。在不破坏岛礁生态环境的前提下，开发可以就地取材的建筑材料是岛礁工程建设的迫切问题。

我国的珊瑚礁主要分布于北回归线以南的热带海岸和海洋中。散布于南海中的岛礁绝大部分是由珊瑚礁构成的，礁体厚达2000m以上，根据南沙群岛南永1井岩芯地层分析，珊瑚礁17.3m以下已发生成岩变化，形成礁灰岩；17.3m以上为松散未胶结或弱胶结的珊瑚礁碎屑堆积。珊瑚砂是发育于热带海洋环境中的一种特殊的岩土介质类型，主要由珊瑚碎屑和其它海洋生物碎屑组成，碳酸钙含量高。特殊的物质组成、结构和发育环境导致珊瑚砂具有独特的工程性质。珊瑚砂具有颗粒易破碎，压缩性较大，地基承载力较低等特性，需要妥善处理。

土壤（砂土）固化处理方法很多，固化途径包括机械方法、物理作用、土工织物、化学胶结等多种手段。但这些方法用于远离陆地的珊瑚砂处理时会遇到机械设备、原材料运输等困难，施工环境差以及可能破坏岛礁生态环境等问题。生物矿化作用是自然界广泛发生的一种作用，微生物矿物学最新进展表明，在一定的人为环境和营养条件下，岩土中一些无毒害的天然微生物新陈代谢作用能显著析出多种矿物结晶，从而使得松散砂土的固化成为可能。目前，对于普通砂（硅砂）的微生物处理已取得一定进展，但对于主要成分为碳酸钙的珊瑚砂（钙质砂）的微生物处理尚无人问津；珊瑚砂的处理，除需考虑珊瑚砂及所处环境的特殊性，优化生物细菌的培养和保藏，提高其在高盐量海水中的活性，确保微生物反应在海水中顺利进行。还需考虑远离陆地，原材料运输和施工困难等。

发明内容

为了解决现有技术在固化处理珊瑚砂存在的问题，本发明的目的在于提供利用微生物固化松散珊瑚砂的方法，使得远离陆地的珊瑚砂处理简单，固结好的砂柱强度高，工程性能好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

利用微生物固化松散珊瑚砂的方法，包括以下步骤：

A.将巴斯德氏芽胞杆菌（Bacillus pasteurii）在氯化钠浓度为10～35g/L的培养基中驯化，至氯化钠浓度为35g/L条件下菌液活性>2mM·min^-1停止驯化，离心收集菌体，采用真空冷冻干燥法冷藏；

B.将步骤A保藏的菌体加入海水配制成菌液，并调节pH至7～8，得菌液；

C.将步骤B所得菌液与每升含1mol氯化钙和1mol尿素的溶液按体积比为1:2混合，得混合液，然后将混合液由上部注入珊瑚砂中，并控制流速为2～10mL/min，每天注入一次，连续3-6天。

优选的，所述步骤A是将巴斯德氏芽胞杆菌（Bacillus pasteurii）在氯化钠浓度为10g/L的培养基中驯化24小时，再依次在氯化钠浓度为20g/L、30g/L、35g/L的培养基中驯化至氯化钠浓度为35g/L时，菌液活性>2mM·min^-1停止驯化，离心收集菌体，采用真空冷冻干燥法冷藏。

更优选的，所述步骤A中，所述培养基还含有如下组分，酵母提取物20-25g/L、尿素20g/L、六水氯化镍23.8mg/L、四水氯化锰13.9mg/L，溶剂为水。

更优选的，所述步骤A中，所述离心是在温度为4℃、4000转/分条件下离心25分钟。

更优选的，所述步骤A中，所述驯化的温度为25±2℃。

优选的，所述步骤B中，将菌体加入海水配制成活性>1mM·min^-1的菌液。

优选的，所述步骤C中，所述混合液的注入量相当于珊瑚砂孔隙体积的1.5倍。

本发明中所述步骤C可以由如下步骤代替，将步骤B所得菌液由上部注入珊瑚砂中，2小时后通入浓度为0.1mol/L的CaCl₂固定溶液，再注入每升含1mol氯化钙和1mol尿素的溶液，整个过程控制流速为2～10mL/min，每天按上述步骤注入1次，连续3-6天。