一种强化再生骨料的制备方法及制备系统与流程

1.本发明涉及建筑垃圾资源化技术领域，特别是涉及一种强化再生骨料的制备方法及制备系统。


背景技术：

2.再生骨料是由混凝土、废弃砖等破碎后制成的建筑材料，因附着的砂浆具有高孔隙率，无法保证再生骨料的质量和稳定性。通常会利用微生物的矿化作用来堵塞孔隙，进而实现强化再生骨料的目的。
3.如申请公布号为cn111153618a、申请公布日为2020.05.15的中国发明专利申请公开了一种微生物矿化强化再生骨料的制备装置及制备方法，并具体公开了该制备方法包括步骤(1)、制备微生物培养液；(2)、将该微生物培养液倒入箱体中，外加钙离子溶液，得到微生物/钙离子混合培养液，控制其液面低于托盘底面；(3)将再生骨料放置于托盘上，打开抽水泵，微生物/钙离子混合培养液进入喷淋管道、自喷头喷出，对再生骨料进行喷淋，同时打开气瓶，通过通气管道向箱体内通入用于促进微生物矿化沉积碳酸钙的气体养护，制得强化的再生骨料。
4.现有技术中的微生物矿化强化再生骨料的制备方法采用的喷淋方式来浸润再生骨料，一方面，由于微生物和矿化培养液并不能有效地进入孔隙中，无法在孔隙的内部生成碳酸钙，对再生骨料的实际强化效果差；另一方面，采用大量化学药剂作为培养液，造成了制备成本高和环保性差的问题；再一方向，喷淋前，预先将微生物和矿化液混合，一旦混合后，微生物在矿化液中持续进行矿化作用，导致一部分微生物并未在孔隙中进行矿化作用，在孔隙外进行的矿化作用对强化再生骨料毫无作用，造成浪费；而且，喷淋并不能够有效地浸润背向喷淋头的再生骨料部分。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种强化再生骨料的制备方法及制备系统，以解决由于微生物和矿化培养液难以有效进入全部孔隙中，部分微生物未在孔隙的内部进行矿化作用生成碳酸钙等沉淀，影响再生骨料的实际强化效果，造成很大浪费；另外，采用大量化学药剂作为培养液，造成了制备成本高和环保性差的问题。
6.本发明的强化再生骨料的制备方法的技术方案为：
7.强化再生骨料的制备方法包括以下步骤：
8.步骤一、培养微生物，制备微生物分散液；
9.步骤二、配制矿化营养液
10.采用海水或海水与淡水的混合液作为基液，向基液中加入乙酸盐、磷酸盐或者硝酸盐制备得到矿化营养液；
11.步骤三、装载再生骨料
12.将再生骨料置于处理仓的物料格板中，密封箱体；
13.步骤四、将处理仓抽真空
14.步骤五、喷雾微生物分散液
15.将微生物分散液处理产生微生物分散液雾气，开启气源，利用气流输送微生物分散液雾气进入处理仓中；
16.步骤六、喷雾矿化营养液
17.将矿化营养液处理产生矿化营养液雾气，开启气源，利用气流输送矿化营养液雾气进入处理仓中；
18.步骤七、循环喷雾微生物分散液和矿化营养液；
19.步骤八、后处理
20.喷雾碳酸盐溶液进一步产生碳酸钙，以使微生物封存在再生骨料的孔隙中和表面。
21.进一步的，在步骤五和步骤六中，输送雾气后，待处理仓内无雾气时实施通风，然后再进行后续的喷雾处理，利用气流干燥再生骨料，以使空气中的二氧化碳与钙离子、镁离子反应产生沉淀。
22.进一步的，步骤一、将芽孢杆菌b8接种于微生物培养基中培养，然后离心洗涤得到微生物沉淀，对微生物沉淀加水稀释，制备得到浓度为1
×
106至11
×
10
12
cfu/l的微生物分散液。
23.进一步的，步骤二、海水与淡水的质量比例大于1：9，向每1l海水与淡水混合液中加入3g至50g的乙酸盐、0.01g至0.1g磷酸盐、0.1g至1g硝酸盐，caps/ches缓冲液20g制备矿化营养液。
24.进一步的，步骤四、处理仓的真空度为﹣0.02mpa至﹣0.1mpa；
25.步骤五、每1千克再生骨料所需微生物分散液的雾化量为0.1ml/min至5ml/min，每次微生物分散液的喷雾时间为1min至50min，间隔时间为1h至24h。
26.进一步的，步骤六、每1千克再生骨料所需矿化营养液的雾化量为0.5ml/min至40ml/min，在喷雾微生物分散液后，喷雾矿化营养液1min至60min，间隔时间为20min至6h。
27.进一步的，步骤八、每1千克再生骨料所需碳酸盐溶液的雾化量为1ml/min至50ml/min，碳酸盐溶液的喷雾时间为1min至6h。
28.本发明的强化再生骨料的制备系统的技术方案为：
29.强化再生骨料的制备系统包括处理仓、抽真空装置、微生物分散液喷雾装置、矿化营养液喷雾装置、后处理装置和通风装置；
30.所述处理仓包括箱体和多个间隔设置在所述箱体中的物料格板，相邻两个所述物料格板之间填充有再生骨料，所述抽真空装置、微生物分散液喷雾装置、矿化营养液喷雾装置、后处理装置以及通风装置均与所述箱体连通；
31.所述微生物分散液喷雾装置、所述矿化营养液喷雾装置和所述后处理装置均与所述箱体之间连接有雾气管路，各个所述雾气管路上分别设有气阀，以向所述处理仓中先后输送微生物分散液雾气、矿化营养液雾气和碳酸盐溶液雾气；
32.所述抽真空装置与所述箱体之间连接有第一通气管路，以在喷雾前将所述处理仓的内部抽至真空状态；所述通风装置与所述箱体之间连接有第二通气管路，以在喷雾后对所述处理仓中通风干燥再生物料和捕集通风气体中的二氧化碳，以进一步促进反应产生碳
酸钙和碳酸镁沉淀。
33.进一步的，所述箱体的上部设有仓盖，所述仓盖设有多个与所述雾气管路连通的雾气支路，多个所述物料格板呈竖向平行间隔布置，所述物料格板的孔径小于再生骨料的粒径，所述物料格板的外侧设有气流间隔，所述雾气支路分别与所述气流间隔对应布置。
34.进一步的，所述微生物分散液喷雾装置、所述矿化营养液喷雾装置和所述后处理装置均包括液体容器、超声波雾化器和气泵，所述超声波雾化器安装在所述液体容器中，所述气泵与所述液体容器之间连接有导气管。
35.有益效果：该强化再生骨料的制备系统采用了处理仓、抽真空装置、微生物分散液喷雾装置、矿化营养液喷雾装置、后处理装置和通风装置的结构设计，通过抽真空装置先将处理仓抽吸至真空状态，能够消除再生骨料的孔隙中的气体，可确保后续的微生物分散液雾气和矿化营养液雾气充分渗透至孔隙中，保证在孔隙的内部生成碳酸钙，提高对再生骨料的实际强化效果；在处理仓的相邻两个物料格板之间填充有再生骨料，确保微生物分散液雾气、矿化营养液雾气和碳酸盐溶液雾气充分接触再生骨料，以实现更好的浸润渗透效果。微生物分散液和矿化营养液分别单独喷雾，避免因预先混合和同时供给造成的不在再生骨料孔隙内矿化作用所引起的部分浪费。
36.利用通风装置和第二通气管路，可在每次喷雾后对处理仓中通风反应产生沉淀，使空气中的二氧化碳与钙离子、镁离子反应产生沉淀，加速了孔隙中的反应沉淀效率，保证了对再生骨料的强化质量。另外，矿化营养液可使用海水配制而成，利用了海水中含有的多种盐离子，提供碳、镁等矿化作用离子，以及微生物所需要的营养元素，减少配制营养液时所需添加的化学药剂，降低了制备成本，环保性更好。
附图说明
37.图1为本发明的强化再生骨料的制备系统的具体实施例中强化再生骨料的制备方法的工作示意图；
38.图2为本发明的强化再生骨料的制备系统的具体实施例中强化再生骨料的制备系统的主视示意图；
39.图3为图2中处理仓(虚线处)的左视示意图。
40.图中：1－处理仓、10－箱体、11－物料格板、12－仓盖、13－出料仓门、14－再生骨料、2－抽真空装置、20－第一通气管路、3－微生物分散液喷雾装置、30－液体容器、31－超声波雾化器、32－气泵、33－雾气管路、34－气阀、35－雾气支路、4－矿化营养液喷雾装置、5－后处理装置、6－通风装置、60－第二通气管路。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
42.本发明的强化再生骨料的制备系统的具体实施例1，如图1至图3所示，强化再生骨料的制备系统包括处理仓1、抽真空装置2、微生物分散液喷雾装置3、矿化营养液喷雾装置4、后处理装置5和通风装置6；处理仓1包括箱体10和多个间隔设置在箱体10中的物料格板11，相邻两个物料格板11之间填充有再生骨料14，抽真空装置2、微生物分散液喷雾装置3、
矿化营养液喷雾装置4、后处理装置5以及通风装置6均与箱体10连通。
43.微生物分散液喷雾装置3、矿化营养液喷雾装置4和后处理装置5均与箱体10之间连接有雾气管路33，各个雾气管路33上分别设有气阀34，以向处理仓1中先后输送微生物分散液雾气、矿化营养液雾气和碳酸盐溶液雾气；抽真空装置2与箱体10之间连接有第一通气管路20，以在喷雾前将处理仓1的内部抽至真空状态；通风装置6与箱体10之间连接有第二通气管路60，以在喷雾后对处理仓1中通风干燥再生物料和捕集通风气体中的二氧化碳，以进一步促进反应产生碳酸钙和碳酸镁沉淀。
44.该强化再生骨料的制备系统采用了处理仓1、抽真空装置2、微生物分散液喷雾装置3、矿化营养液喷雾装置4、后处理装置5和通风装置6的结构设计，通过抽真空装置2先将处理仓1抽吸至真空状态，能够消除再生骨料14的孔隙中的气体，可确保后续的微生物分散液雾气和矿化营养液雾气充分渗透至孔隙中，保证在孔隙的内部生成碳酸钙，提高对再生骨料14的实际强化效果；在处理仓1的相邻两个物料格板11之间填充有再生骨料14，确保微生物分散液雾气、矿化营养液雾气和碳酸盐溶液雾气充分接触再生骨料，以实现更好的浸润渗透效果。微生物分散液和矿化营养液分别单独喷雾，避免因预先混合和同时供给造成的不在再生骨料孔隙内矿化作用所引起的部分浪费。
45.利用通风装置6和第二通气管路60，可在每次喷雾后对处理仓1中通风反应产生沉淀，使空气中的二氧化碳与钙离子、镁离子反应产生沉淀，加速了孔隙中的反应沉淀效率，保证了对再生骨料的强化质量。另外，矿化营养液可使用海水配制而成，利用了海水中含有的多种盐离子，提供碳、镁等矿化作用离子，以及微生物所需要的营养元素，减少配制营养液时所需添加的化学药剂，降低了制备成本，环保性更好。
46.在本实施例中，处理仓1的箱体10上部设有仓盖12，仓盖12设有多个与雾气管路33连通的雾气支路35，多个物料格板11呈竖向平行间隔布置，物料格板11的孔径小于再生骨料14的粒径，物料格板11的外侧设有气流间隔，雾气支路35分别与气流间隔对应布置。将再生骨料14填充于物料格板11之间，通过物料格板11的通孔使再生骨料14充分暴露于处理仓1中，雾气支路35与物料格板11外侧的气流间隔相对应，确保微生物分散液雾气、矿化营养液雾气和碳酸盐溶液雾气充分接触再生骨料，以实现更好的浸润渗透效果。
47.具体的，微生物分散液喷雾装置3、矿化营养液喷雾装置4和后处理装置5均包括液体容器30、超声波雾化器31和气泵32，超声波雾化器31安装在液体容器30中，气泵32与液体容器30之间连接有导气管。微生物分散液喷雾装置3、矿化营养液喷雾装置4和后处理装置5的结构基本相同，以微生物分散液喷雾装置3为例，液体容器30中微生物分散液的液面高于超声波雾化器0.2cm至9cm，液体容器30还连接有氧气气源和氧气浓度控制开关，开启氧气瓶开关和氧气浓度控制开关，开启超声波雾化器31和气泵32，打开雾气管路33上的气阀34，通过气泵32的气流将微生物分散液雾气输送至处理仓1中。
48.该强化再生骨料的制备方法包括以下步骤：
49.步骤一、培养微生物，制备微生物分散液；
50.将芽孢杆菌b8接种于微生物培养基中培养，然后离心洗涤得到微生物沉淀，对微生物沉淀加水稀释，制备得到浓度为1
×
106至11
×
10
12
cfu/l的微生物分散液。其中，芽孢杆菌b8为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心登记入册编号cgmcc
№
18239。
51.步骤二、配制矿化营养液
52.采用海水或海水与淡水的混合液作为基液，向基液中加入乙酸盐、磷酸盐或者硝酸盐制备得到矿化营养液；具体的，海水与淡水的质量比例大于1：9，再向每1l海水与淡水混合液中加入3g至50g的乙酸盐、0.01g至0.1g磷酸盐、0.1g至1g硝酸盐，caps/ches缓冲液20g制备矿化营养液。采用海水作为矿化营养液的基液，海水中含有多种盐离子，减少了配制营养液时所需添加的化学药剂，降低了制备成本，环保性更好。
53.其中，乙酸盐优选为乙酸钙或乙酸钠，进一步优选为每1l海水与淡水混合液中加入5g至10g的乙酸钙；磷酸盐优选为磷酸二氢钾或磷酸氨，进一步优选为每1l海水与淡水混合液中加入0.015g至0.025g的磷酸氨；硝酸盐优选为硝酸钠或硝酸钙，进一步优选为每1l海水与淡水混合液中加入0.15g至0.25g的硝酸钙。
54.步骤三、装载再生骨料
55.关闭处理仓1的出料仓门13，将再生骨料14置于处理仓1的物料格板11中，密封箱体10。
56.步骤四、将处理仓抽真空
57.启动抽真空装置2，通过第一通气管路20抽吸处理仓1中的气体，使处理仓1的真空度达到﹣0.02mpa至﹣0.1mpa；对处理仓1抽真空能够消除再生骨料14的孔隙中的气体，可确保后续的微生物分散液雾气和矿化营养液雾气充分渗透至孔隙中，保证在孔隙的内部生成碳酸钙，提高对再生骨料14的实际强化效果。
58.步骤五、喷雾微生物分散液
59.将微生物分散液处理产生微生物分散液雾气，开启气源，利用气流输送微生物分散液雾气进入处理仓中；其中，气源为氧气气源，微生物分散液喷雾装置3的超声波雾化器31对微生物分散液进行超声雾化产生雾气，利用气泵32的气流将微生物分散液雾气输送至处理仓1中。并且，每1千克再生骨料所需微生物分散液的雾化量为0.1ml/min至5ml/min，每次微生物分散液的喷雾时间为1min至50min，间隔时间为1h至24h。
60.步骤六、喷雾矿化营养液
61.将矿化营养液处理产生矿化营养液雾气，开启气源，利用气流输送矿化营养液雾气进入处理仓中；其中，气源为氧气气源，矿化营养液喷雾装置4的超声波雾化器对矿化营养液进行超声雾化产生雾气，利用气泵的气流将矿化营养液雾气输送至处理仓1中。并且，每1千克再生骨料所需矿化营养液的雾化量为0.5ml/min至40ml/min，在喷雾微生物分散液后，喷雾矿化营养液1min至60min，间隔时间为20min至6h。
62.步骤七、循环喷雾微生物分散液和矿化营养液，循环处理3天至10天。而且，在步骤五和步骤六中，输送雾气后，待处理仓1内无雾气时，通过控制相应的气阀开启和关闭实施通风，然后再进行后续的喷雾处理，利用气流干燥再生骨料，以使空气中的二氧化碳与钙离子、镁离子反应产生沉淀。即在每次输送微生物分散液雾气后及每次输送矿化营养液雾气后，启动通风装置6经第二通气管路60对处理仓1进行通风，使空气中的二氧化碳与钙离子、镁离子反应产生沉淀，加速了孔隙中的反应沉淀效率，保证了对再生骨料的强化质量。
63.步骤八、后处理
64.喷雾碳酸盐溶液，与再生骨料孔隙中和表面残余的钙离子和镁离子进一步产生碳酸钙和碳酸镁，以使微生物封存在再生骨料的孔隙中和表面，延长了微生物在孔隙中的矿化作用时间，提高强化再生骨料的质量和效果，同时也使得强化后的再生骨料具备自修复
的功能。其中，后处理装置5也包括液体容器、超声波雾化器和气泵，利用后处理装置5的超声波雾化器对碳酸盐溶液进行超声雾化产生雾气，利用气泵的气流将碳酸盐溶液雾气输送至处理仓1中。并且，每1千克再生骨料所需碳酸盐溶液的雾化量为1ml/min至50ml/min，碳酸盐溶液的喷雾时间为1min至6h。
65.本发明的强化再生骨料的制备方法的具体实施例，与本发明的强化再生骨料的制备系统的具体实施方式中强化再生骨料的制备方法的具体实施例相同，在此不再赘述。
66.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。