本发明涉及一种黑臭水体底泥原位生化修复剂及其制备方法和使用方法，属水环境修复技术领域。
背景技术：
在我国城市化和工业化进程加快的过程中，由于水污染控制与治理措施滞后，大量工业、农业及生活废水排入城市水体，水体大面积受污染，同时大量污染物沉积在底泥中，水体呈现黑臭现象。底泥中的污染物会源源不断地向上覆水释放，成为水体的内源污染。尤其是在外部环境发生变化时，底泥中的污染物向上覆水的释放将造成严重的二次污染，使水质恶化。因此，在外源污染日益严控的今天，底泥污染的治理对于长效治理黑臭水体十分必要和紧迫。
现有底泥修复技术主要可分为异位修复和原位修复。异位修复主要指底泥疏浚技术。原位修复包括覆盖、固化/稳定化、化学修复、生物修复等方法。底泥异位修复方法由于工程量大、费用高、疏浚底泥难处理等问题而受到限制，单一的原位修复技术通常难以实现高效的底泥治理。因此，亟待开发一种生态环保、高效价廉的底泥原位修复剂。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种生态环保、高效价廉的黑臭水体底泥原位生化修复剂；本发明的目的之二在于提供一种上述原位生化修复剂的制备方法；本发明的目的之三在于提供一种利用上述原位生化修复剂修复黑臭水体底泥的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种黑臭水体底泥原位生化修复剂，按重量份计，其原料组成包括：改性生物炭粉末30-40份、骨料20-60份、微生物菌剂15-20份和共基质10-15份。
所述骨料包括硅藻土粉末10～30份和蒙脱土粉末10～30份。优选地，硅藻土为优质硅藻土，其中氧化铁含量在1wt％以上，氧化铝含量在3wt％以上。优选地，蒙脱土粉末选用市场常见的蒙脱土粉末。
优选地，所述硅藻土粉末为粉碎机粉碎后过100目筛所得筛下物。
优选地，所述蒙脱土粉末为粉碎机粉碎后过100目筛所得筛下物。
还包括氧化剂10-15份。
所述改性生物炭粉末的粒径不超过100目，比表面积为1000-2000m2/g。
所述改性生物炭粉末通过zncl2同步碳化活化生物质制成，zncl2可大幅提升获得的生物炭的比表面积，增加其表面官能团。进一步地，所述改性生物炭粉末由生物质与zncl2以质量比1:3-5的比例混合，在惰性气氛和700℃条件下同步碳化活化0.75-1.25小时制成，优选地，升温速率为3℃/min。
所述微生物菌剂包括反硝化菌、硝化菌、芽孢杆菌中的一种或多种。进一步地，该微生物菌剂可选用商业购买的菌剂。
所述共基质包括玉米粉、葡萄糖、乙酸钠中的一种或多种。
所述氧化剂包括硝酸钙、过氧化钙中的一种或两种。
基于同一发明目的，本发明还提供一种如上所述的生化修复剂的制备方法，先按生化修复剂的原料组成称取各组分，混合均匀后，造粒，获得粒径为5～8mm的黑臭水体底泥原位生化修复剂。
基于同一发明目的，本发明还提供一种利用如上所述的生化修复剂或如上所述的方法制备的生化修复剂修复黑臭水体底泥的方法，将所述生化修复剂铺撒于底泥上，其中，每平方米底泥上生化修复剂的铺撒量为2-5kg。
本发明的底泥原位生化修复剂结合物理吸附、化学处理和生物处理，各组分相互协同作用，对底泥污染削减作用明显，可有效提高黑臭水体底泥溶解氧水平和微生物活性，削减底泥污染。其中，改性生物炭可有效吸附底泥释放的重金属和部分有机物；作为骨料的硅藻土和蒙脱土一方面可吸附部分污染物，另一方面，可同时与改性生物炭一起为微生物的生长提供附着载体；而共基质可促进微生物的生长，激活微生物菌剂的活性；氧化剂可改善底泥溶解氧状况，给微生物提供有利条件分解污染物，同时固化底泥中的磷；底泥修复剂为球状，不易随水流失，可充分发挥作用。此外，本发明的底泥原位生化修复剂材料来源广泛，价格低廉，具备实际推广应用条件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
用抓斗式采样器采取长沙市某黑臭河道中的污染底泥，准备两个20×20×40cm的有机玻璃反应器，分别在反应器中平铺10cm厚的污染底泥，并注入20cm高的河道黑臭水。一个为空白组，一个为实验组。实验组按照5kg修复剂/平方米底泥的添加量铺撒200g底泥原位生化修复剂，空白组不铺撒。
制备底泥原位生化修复剂：
取60g生物炭粉末，20g硅藻土粉末(氧化铁含量1.5％，氧化铝含量4％)，20g蒙脱土粉末，40g微生物菌剂(由20g商业硝化菌，10g商业芽孢杆菌，10g商业反硝化菌组成)，30g共基质(由30g玉米粉组成),30g氧化剂(由20g硝酸钙和10g过氧化钙组成)，混合均匀，通过造粒机机械压制成5mm的小球。把上述制备所得的底泥修复剂均匀铺洒到实验组的底泥上对底泥进行处理。
修复剂处理一定时间后，分别取样对底泥和上覆水进行检测，检测结果如表1所示：
表1实施例1中空白组和实验组若干处理时间后的底泥相关指标对比情况
表2实施例1中空白组和实验组若干处理时间后的上覆水相关指标对比情况
实施例2
用抓斗式采样器采集长沙市某黑臭池塘中的污染底泥，准备两个圆柱形有机玻璃反应器，直径为20cm，高为40cm，分别在反应器中平铺8cm厚的污染底泥，并注入24cm高的池塘黑臭水。一个为空白组，一个为实验组。实验组按照4kg修复剂/平方米底泥的添加量铺撒约120g底泥原位生化修复剂，空白组不添加。
制备底泥原位生化修复剂：
取40g生物炭粉末，15g硅藻土粉末(氧化铁含量1.5％，氧化铝含量4％)，15g蒙脱土粉末，20g微生物菌剂(由10g商业硝化菌，5g商业芽孢杆菌，5g商业反硝化菌组成)，15g共基质(由10g葡萄糖和5g乙酸钠组成)，15g氧化剂(由7.5g硝酸钙和7.5g过氧化钙组成)，混合均匀，通过造粒机机械压制成6mm的小球。把上述制备所得的底泥修复剂均匀铺撒到实验组的底泥上对底泥进行处理。
修复剂处理一定时间后，分别取样对底泥和上覆水进行检测，检测结果如下表3和表4所示：
表3实施例2中空白组和实验组若干处理时间后的底泥相关指标对比情况
表4实施例2中空白组和实验组若干处理时间后的上覆水相关指标对比情况
其中，orp指氧化还原电位；avs指水体中酸可挥发性硫化物；toc指水体中总有机碳含量；tn指水体中氮元素总含量；tp指水体中磷元素总含量；do指溶解在水体中的氧含量。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。