文献综述
- 研究背景
随着社会发展，我们的生活水平在不断的提高，但因此产生的生活垃圾也在逐步增多，而焚烧法作为先进的垃圾处理技术，充分体现了无害化、资源化、减量化原则，得到了日益广泛的运用。焚烧可大大减少生活垃圾的存量（减少约90%的体积），但也会带来二次污染。垃圾焚烧产生的残渣主要是底渣和飞灰， 底渣一般无害，而飞灰却因含有浸出毒性较高的重金属，被规定为危险废物[1]。如此大量焚烧灰渣的产生带来了处置的困难，为了节省日益紧张的填埋场地，降低灰渣的处置费用，焚烧灰渣的资源化利用作为重要的处理方案被提到了议事日程，同时，焚烧灰渣的资源化利用也将是比较符合中国实际的一个可行方法。因此如何有效地利用这些灰渣而又不至于对生态坏境造成不利影响，是目前现在需要探讨的研究课题[2]。
- 微生物胶结散体材料技术
2004年Whiffin[3]提出微生物诱导CaCO3沉积技术，从而引起了国内外学者们利用微生物的矿化作用来胶结松散土颗粒的研究兴趣，MICP是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用，其中碳酸钙的析出主要依赖于微生物新陈代谢活动产生的CO2、碱性条件以及环境中存在的Ca2 ，而与参与的微生物种类关系不大。因此，不同代谢类型的微生物便可形成不同的MICP 方式。目前，可供选择的MICP 方式主要有: 尿素水解、反硝化作用、三价铁还原和硫酸盐还原，但鉴于尿素水解机制简单，反应过程容易控制，而且在短时间内能够产生大量的CO3，因此，基于尿素水解的MICP 一直作为主流的碳酸钙生物矿化技术被广泛应用[4，5]。
尿素水解的MICP 大都基于一种高产脲酶的巴氏芽孢杆菌，它是一种土壤中富含的嗜碱性细菌，具有较强的环境适应性，能以尿素为能源，通过自身新陈代谢活动产生大量的高活性脲酶，将尿素水解生成NH4 和CO32 。由于微生物代谢产物胞外聚合物(EPS) 中含有羟基、胺基、酰胺基、羧酸等负离子基团，细菌细胞壁的特殊结构使得细菌表面通常带有负电荷，并不断吸附周围溶液中的Ca2 ，使其聚集在细菌细胞外表面，同时扩散到细胞内部的尿素分子在细菌产生的脲酶作用下不断分解出CO32-，并运输到细胞表面，从而以细胞为晶核，在细菌周围析出碳酸钙结晶。随着碳酸钙晶体数量不断增多，细胞逐渐被包裹，使得细菌代谢活动所需的营养物质难以传输利用,最后导致细菌逐渐死亡[6]。
微生物诱导的碳酸钙沉积技术近年来引起了学者在诸多领域的探索，其可以应用于土壤中重金属和放射性物质的降解、减缓沿海沿江地区海水入侵与土壤盐碱化、重大文物古建挽救修复、地基土的加固、改善土建基础设施安全与耐久性等诸多领域，提供一种崭新的工程技术方法。
近些年，岩土工程师协同微生物科学家，利用 MICP 注浆技术在改善软弱砂土的强度和稳定性方面进行了大量探索，且在单元尺度和原型地基上进行了大量的试验。试验结果表明，该技术在有效提高土体抗剪强度及刚度的情况下，还能够保持土体一定的渗透性。
- 底渣的性质及研究现状
3.1底渣的性质
底渣(即炉渣)是灰渣的主要部分,大约占灰渣的80%~90%( 以质量计) ,底渣是由熔渣、铁和其他金属、陶瓷类物质碎片、玻璃和其他一些不可燃物以及未燃烧的有机物所组成的不均匀混合物。它的熔点较低,在熔融态时均呈现玻璃状液滴。当去除其中的大宗物质后,它的外观与多孔隙的、浅灰色的细沙和砾石相似,其物理性质类似于轻质的骨科材料[7] 。底渣是一种非均质混合物，主要由玻璃、磁性金属、矿物质、陶瓷、顺磁性金属以及未燃有机质等组成，一般来说，除去大宗物质后，底渣的外观和多孔隙、浅灰色的细砂与砾石相似，符合做轻质材料的许多技术要求，容易制成商业化应用的产品[8]。垃圾焚烧底渣的pH值在11.2～12.5之间，属高碱性物质，主要是由于底灰中含大量碱性金属氧化物、氢氧化物、氯化物及硫化物。底渣的含水率较高，呈灰黑色且有轻微异味，干燥后则呈灰白色。对干燥后的底渣进行筛分，结果表明，颗粒尺寸以1.0mm～19.0mm范围的为最多，含量占79.7％，其次为0.25mm～1.0mm的颗粒占 14.2％，大于19.0mm 和小于 0.25mm 的颗粒各占 3.1％。焚烧底渣主要由碱金属及碱土金属构成，微量部分的金属多是焚烧过程中富集上去的。底渣含有部分重金属和溶解性盐类，能对环境造成危害。
3.2底渣的研究现状
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