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申请/专利权人：龙岩学院

摘要：本发明提供了一种的靶向激活土著产脲酶菌固化尾矿砂的方法，属于岩土工程技术领域。该方法包括初始生物刺激溶液的调配、生物刺激溶液的优化、胶结液的制作、溶液及胶结液的浇灌等步骤。其中生物刺激溶液的优化中设计了适用于尾矿库环境的生物刺激溶液来筛选富集尾矿砂中的产脲酶菌，并基于Plackett‑Burman设计和CentralCompositeDesign试验设计探究生物刺激溶液组分的最佳浓度配比，得到适用于尾矿砂的最优生物刺激溶液配方，筛选富集土著微生物中的产脲酶菌固化尾矿砂。该方法不需要特定的摇床环境培养细菌，避免了细菌培养和运输过程，且生物刺激溶液的各组分价格低廉，大幅减低了尾矿砂固化成本。

主权项：1.一种靶向激活土著产脲酶菌固化尾矿砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，初始生物刺激溶液的调配所述初始生物刺激溶液由乙酸钠、氯化铵、尿素、酵母抽提物YE、氯化镍和蒸馏水混合调配而成，其中，乙酸钠、氯化铵、尿素、酵母抽提物YE、氯化镍的质量占蒸馏水质量的百分比分别如下：乙酸钠：0.35％；氯化铵：0.5％；尿素：2％；酵母抽提物YE：0.02％；氯化镍：0.01％；将以上各组分溶于蒸馏水中配制成初始生物刺激溶液，采用HCl质量分数为36.5％的盐酸溶液和NaOH质量分数为40％的氢氧化钠溶液来调节溶液pH，初始生物刺激溶液pH调节至7.0；步骤2，生物刺激溶液的优化步骤2.1，最佳刺激时间的选择对初始生物刺激溶液进行灭菌处理后加入风干尾矿砂，该风干尾矿砂的质量为步骤1所述蒸馏水质量的10％，混合均匀后，得到尾矿砂固化溶液；将尾矿砂固化溶液放入锥形瓶后，置于恒温振荡培养箱中进行振荡培养，其中，温度设定为20℃-40℃，转速设定为150rpm-200rpm，培养时间设定为大于96h，且在培养过程中，按照设定培养时间测量尾矿砂固化溶液的电导率，并根据电导率计算得到每个设定时间时尾矿砂固化溶液的脲酶活性，即通过测量及计算得到脲酶活性随时间变化的一组数据；根据脲酶活性随时间变化的一组数据，以培养时间为横轴，以脲酶活性为纵轴，在平面坐标系上绘制出培养时间-脲酶活性变化曲线，并取该培养时间-脲酶活性变化曲线的峰值对应的培养时间为最佳刺激时间T；步骤2.2，确定关键因子使用Minitab16软件设计Plackett-Burman实验方案，从步骤1初始生物刺激溶液配方中的乙酸钠、氯化铵、尿素、酵母抽提物YE、氯化镍及溶液pH中选出关键因子，所述溶液pH为步骤1配置完成的pH值为7.0的初始生物刺激溶液，具体过程包括：将初始生物刺激溶液配方中的乙酸钠、氯化铵、尿素、酵母抽提物YE、氯化镍及溶液pH作为待筛选的6项因子，以最佳刺激时间T时的脲酶活性作为响应值，采用Minitab16软件进行试验次数N＝12的Plackett-Burman设计，该设计中对每个因子给出了高水平与低水平两个指标，各个因子低水平的添加量以步骤1中初始生物刺激溶液中的配方为准，高水平的添加为低水平添加量的1.2-1.5倍；根据设计方案及各因子高低水平添加量，配制得到12种生物刺激溶液；对12种生物溶液按照步骤2.1的方式进行灭菌处理、加入风干尾矿砂、振荡培养，且在培养至最佳刺激时间T时测定其脲酶活性；对得到的脲酶活性进行回归分析和方差分析得到关键因子；步骤2.3，确定最优组分配比用Minitab16软件进行CentralCompositeDesign试验方案设计和分析，具体的，将步骤2.2得到的关键因子作为CentralCompositeDesign试验的关键因子，以脲酶活性作为响应目标值，以关键因子的浓度或溶液pH的pH值作为自变量，进行CentralCompositeDesign试验，得到关键因子的最佳浓度或溶液pH的最佳pH，并生成优化后的生物刺激配方；按照优化后的生物刺激配方配置完成生物刺激溶液；步骤3，胶结液的制作胶结液由氯化钙、尿素和蒸馏水的混合制备得到，其中，氯化钙、尿素的质量占蒸馏水质量的百分比分别为11.1％、6.01％；步骤4，生物刺激溶液及胶结液的浇灌步骤4.1，将尾矿库沿上坡方向按照洒水车的宽度划分多个区域，将步骤2配制好的生物刺激溶液装入洒水车的储水罐中；洒水车沿着垂直于尾矿库上坡方向“Z”字形行驶，从坡底至坡顶行驶过整个尾矿库的每个区域，时速为30～60kmh，洒水流速为50～100Lmin；生物刺激溶液浇灌结束后，静置48h，使得尾矿砂中的土著产脲酶菌生长繁殖为优势菌群；步骤4.2，将步骤3配制好的胶结液装入洒水车的储水罐中，并按照步骤4.1的方式进行行驶及浇灌；胶结液浇灌完成后，静置24h～48h；步骤4.3，将步骤4.1～步骤4.2称为1轮浇灌，对尾矿库进行7轮浇灌后，自然条件下养护15天；步骤5，从步骤4处理完成的尾矿库中取样并记为固化土样，密封保存至实验室，测试固化土样的无侧限抗压强度，同时测定固化土样中多种重金属含量；判断是否达到固化标准；达到固化标准，固化结束；未达到固化标准，返回步骤4再次进行生物刺激溶液及胶结液的浇灌；所述固化标准为：固化土样的无侧限抗压强度≥800KPa且各种重金属含量均低于相关标准中所规定的土壤污染风险筛选值。

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