[发明专利]一种微生物煤尘固结剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种微生物煤尘固结剂及其制备方法和应用，微生物煤尘固结剂包括：矿化底物溶液，用以向煤尘中喷洒；表面活性剂，用以溶入所述矿化底物中向煤尘中喷洒；菌液，用以在所述矿化底物之后向所述煤尘中喷洒；所述菌液中的细菌为非无菌条件下从活性污泥中富集得到的产脲酶菌菌群。本发明通过在非无菌条件下富集活性污泥中的产脲酶菌，节省了灭菌成本，操作简易，做到了活性污泥的废物利用，降低了煤尘固结剂的使用成本，有利于其大范围应用；无毒害的表面活性剂提高了煤尘的润湿性，增大了菌液和矿化底物的渗透，增加了煤尘固结层的厚度；细菌矿化形成的碳酸钙，能有效胶结煤粉，绿色环保，无污染。

技术领域

本发明涉及一种微生物煤尘固结剂及其制备方法和应用，属于煤矿抑尘技术领域。

背景技术

煤炭作为重要的基础能源和工业原料，为中国的经济发展做出了突出贡献，并且在中国煤炭工业的快速发展和机械化水平不断提高的带动下，开采、利用规模越来越大。但是，煤矿开采、加工、运输等过程中会产生大量粉尘，不仅会对环境产生污染，还会使矿山工人暴露于高浓度粉尘环境，严重威胁工人的身体健康和生命安全。为防治煤尘的危害，很多防尘固尘技术和方法被开发出来。然而，传统方式如洒水、苫布苫盖、防尘网等，成本高、抑尘能力有限。化学抑尘剂抑尘相对高效，但也存在有效期短，易出现二次扬尘，对环境有一定污染，开发难度大等缺点。

大量研究表明，利用微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术的生物胶结作用可以很好地固结微小颗粒物，目前虽然已对微生物抑尘剂进行了一定的研究，但这些微生物抑尘剂均用于固结扬尘或沙土，而且由于成本因素和潜在的环境问题，目前对微生物抑尘剂应用的探索仅限于小型实验室规模。

基于以上化学抑尘剂和微生物抑尘剂存在的弊端，为了促进大规模应用，迫切需要研制一种制备简单、成本低廉、绿色环保的微生物煤尘固结剂及其使用方法。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种微生物煤尘固结剂及其制备方法和应用，具体为来自活性污泥的非无菌富集产脲酶菌制备的微生物煤尘固结剂，本发明利用微生物的矿化特性，提供了一种制备简单、经济、绿色环保的微生物煤尘固结剂。本发明的技术方案如下：

一种微生物煤尘固结剂，包括：

矿化底物溶液，用以向煤尘中喷洒；

表面活性剂，用以溶入所述矿化底物中向煤尘中喷洒；

菌液，用以在所述矿化底物之后向所述煤尘中喷洒；

所述菌液中的细菌为非无菌条件下从活性污泥中富集得到的产脲酶菌菌群。

进一步地，所述矿化底物溶液由尿素和钙源组成的水溶液，尿素和钙源中钙离子的摩尔比为1:1，尿素和钙离子浓度均为0.25-1.5mol/L。

进一步地，所述钙源选自氯化钙、乳酸钙、硝酸钙、甲酸钙、乙酸钙中的至少一种。

进一步地，所述表面活性剂的加入量为矿化底物溶液的0.1-1.0％(质量分数)；加入表面活性剂的矿化底物溶液和菌液的体积比为1:1。

进一步地，所述表面活性剂选自烷基糖苷、十二烷基硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、十六烷基三甲基溴化铵中至少一种。

进一步地，所述菌液的制备方法，步骤为：

按如下配方制备培养基，酵母浸粉5g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 5g/L，10g/L尿素；然后将活性污泥与培养基按1:9的比例混合在非无菌条件下于25±1℃、150rpm的恒温摇床中振荡培养24h富集产脲酶菌，得到产脲酶菌菌群。

进一步地，将珊瑚砂和菌液在搅拌机内搅拌300s，然后采用负压吸附，将搅拌后的珊瑚砂和菌液放入抽滤瓶中，将抽滤瓶与负压管道连接，通过真空泵抽真空达到一定真空度，使细菌吸附到珊瑚砂孔隙中得到含菌载体。含菌载体中营养物质有限，载体逐渐干燥，细菌变为休眠体。