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原文传递一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置及其施工方法

专利名称：	一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置及其施工方法
摘要：	发明提供一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置及其施工方法。该装置将传统挖泥船中的一个泥仓增加为三个泥仓，并在泥仓之间增加微生物处理设备，包括CaCl2溶液制备装置，微生物培养及储备装置，尿素溶液制备装置及搅拌罐。从海中抽取的钙质砂依次与CaCl2溶液、微生物培养液及尿素溶液混合，利用微生物促进尿素水解产生CO2，CO2遇水生成CO32+，CO32+与胶结溶液中的Ca2+反应生成CaCO3沉淀来胶结泥沙。此外，沙土吹填后，微生物会继续促使海水中的Ca2+沉淀，来达到持续加固边坡的效果。本发明能够增强吹填钙质砂的胶结程度，提高吹填沙土的强度，进而提高岸坡稳定性及防冲刷能力。且该方法施工简单，实施方便，对环境影响较小，具有广阔的应用前景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	马国梁;肖杨;何想;肖鹏;汪洋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910148144.4
公开号：	CN109778784A
代理机构：	重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	王翔
分类号：	E02B3/18(2006.01);E;E02;E02B;E02B3
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，包括挖泥设备和吹填设备，其特征在于：船体(1)上布置有第一泥仓(2)、第二泥仓(3)、第三泥仓(4)和微生物处理设备；所述第一泥仓(2)中安装有泥水分离装置；所述第一泥仓(2)的入料口与挖泥设备相连；所述挖泥设备吸取海底钙质砂，并输送至第一泥仓(2)中储放。所述第一泥仓(2)出料口与第二泥仓(3)进料口之间连接有螺旋输砂器(5)；所述螺旋输砂器(5)包括外筒(501)和螺旋杆(502)；所述外筒(501)的内腔围设出输料通道(503)；所述螺旋杆(502)安装在输料通道(503)内；所述螺旋杆(502)上缠绕有螺旋叶片(504)；所述外筒(501)的侧壁上设置有4个入料口；所述4个入料口沿钙质砂输送方向依次为CaCl2溶液入料口(505)、微生物悬浊液入料口Ⅰ(506)、微生物悬浊液入料口Ⅱ(507)和尿素溶液入料口(508)；所述微生物处理设备包括CaCl2溶液储存罐(6)、微生物悬浊液储存罐(16)和尿素溶液储存罐(11)；所述CaCl2溶液储存罐(6)通过CaCl2溶液入料口(505)与输料通道(503)连通；所述微生物悬浊液储存罐(16)与微生物悬浊液注入主管(17)连接；所述微生物悬浊液注入主管(17)与两个分支管道连接；所述微生物悬浊液储存罐(16)通过两个分支管道分别与微生物悬浊液入料口Ⅰ(506)及微生物悬浊液入料口Ⅱ(507)连通；所述尿素溶液储存罐(11)通过尿素溶液入料口(508)与输料通道(503)连通；所述第三泥仓(4)的出料口与吹填设备相连；所述第三泥仓(4)的入料口和第二泥仓(3)的出料口之间连接有搅拌罐(21)；工作时，所述第一泥仓(2)的泥水分离装置将吸取的钙质砂与海水分离；经第一泥仓(2)干燥处理的待混合钙质砂通过螺旋输砂器(5)传输至第二泥仓(3)中；传输过程中，CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液分别注入到输料通道(503)中；待混合钙质砂在混流中依次与CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液初步搅拌混合；经初步搅拌混合的钙质砂传输至搅拌罐(21)；在搅拌罐(21)中钙质砂与CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液充分搅拌混合；经充分搅拌混合的钙质砂传输至第三泥仓(4)；吹填设备将传输至第三泥仓(4)中的钙质砂吹填到沉积造地施工区域。 2.根据权利要求1所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述CaCl2溶液储存罐(6)的入料口通过PVC管与冷却装置(22)相连，出料口通过PVC管与CaCl2溶液入料口(505)相连；所述CaCl2溶液搅拌罐(7)一端与冷却装置(22)连接，另一端与抽水泵(8)的出水口相连；所述抽水泵(8)的抽水管(10)伸入至海水中；抽水泵(8)抽取的海水与CaCl2溶液搅拌罐(7)中的工业CaCl2溶质搅拌均匀形成CaCl2溶液；所述CaCl2溶液输送至CaCl2溶液储存罐(6)中备用；其中，所述CaCl2溶液的浓度为1.0mol/L～2.0mol/L。 3.根据权利要求1或2所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述分支管道上设置有阀门(20)。 4.根据权利要求1或3所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述微生物悬浊液储存罐(16)布置在微生物储存室(15)中；所述微生物储存室(15)具有温度调控装置。 5.根据权利要求1或3所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述微生物悬浊液储存罐(16)通过PVC管与多个微生物培养罐(14)连接。 6.根据权利要求5所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述微生物培养罐(14)布置在微生物培养室(13)中。 7.根据权利要求1所述的一种远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置，其特征在于：所述尿素溶液储存罐(11)的进料口通过PVC管与尿素溶液搅拌罐(12)相连，出料口通过PVC管与尿素溶液入料口(508)相连；所述尿素溶液搅拌罐(12)与抽水泵(8)的出水口相连；所述抽水泵(8)的抽水管(10)伸入至海水中；抽水泵(8)抽取的海水与尿素溶液搅拌罐(12)中的工业尿素溶质搅拌均匀形成尿素溶液；所述尿素溶液输送至尿素溶液储存罐(11)中备用；其中，所述尿素溶液的浓度为1.0mol/L～2.0mol/L。 8.一种关于权利要求1所述远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)将远海钙质砂吹填微生物弱胶结装置布置就位，抛设边锚将船位固定好； 2)下放挖泥设备至海底； 3)开挖、吸取海底钙质砂，并输送至第一泥仓(2)中储放；直至该区域取砂土结束； 4)移至下一区域，重新固定船位，重复步骤3)； 5)第一泥仓(2)将吸取的钙质砂与海水分离； 6)取第一泥仓(2)干燥处理的待混合钙质砂，测试钙质砂的比重Gs、平均堆积密度ρ和平均含水量w，并计算钙质砂的平均孔隙率n； 7)经第一泥仓(2)干燥处理的待混合钙质砂通过螺旋输砂器(5)传输至第二泥仓(3)中；传输过程中，待混合钙质砂在混流中依次与CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液初步搅拌混合；CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液的注入量由螺旋输砂器(5)的传输量Q控制；每个入料口注入溶液体积相同； 8)经初步搅拌混合的钙质砂传输至搅拌罐(21)；在搅拌罐(21)中钙质砂与CaCl2溶液、微生物悬浊液和尿素溶液充分搅拌混合；经充分搅拌混合的钙质砂传输至第三泥仓(4)； 9)吹填设备将传输至第三泥仓(4)中的钙质砂分层、分区域吹填到沉积造地施工区域。
所属类别：	发明专利