本發明涉及水體修復技術領域，具體涉及一種黑臭水體修復劑及其制備方法與應用。
技術背景：
水溫適宜、水流緩慢和營養鹽豐富是城市河道、湖塘的顯著特點。而黑臭水體則是過量納污導致水體生態失衡、缺氧環境下的生化結果，水體缺氧乃至厭氧條件下污染物轉化并產生氨氮、硫化氫、揮發性有機酸等惡臭物質以及鐵、錳、硫化物等黑色物質。
目前我國的城市地表水污染現狀非常嚴峻，據最新的2010年中國環境狀況公報顯示，七大水系的409個地表水國控監測斷面中，符合Ⅰ-Ⅲ類水質，Ⅳ-Ⅴ類水質和劣Ⅴ類水質的斷面比例分別為59.9％，27.3％和16.4％。特別是城市河流黑臭問題突出。如上海的蘇州河，寧波的內河，南京的秦淮河常州的大通河等等。
黑臭水體的處理方法大致分為物理，化學以及生物法。物理法和化學法對于處理黑臭水體存在費用高，,目前國外的一些應用表明物理化學方法在一些處理實例中仍然效果良好，對于某些只采用生物法處理效果不達標的污水有較好作用。
現有技術中大多采用混凝劑或過氧化物作為單一組分處理黑臭水體，雖然這些化學制劑能夠在水體修復中起到一定的效果，然而這些制劑具有很大的局限性，例如混凝劑只能起到混凝的作用，過氧化物釋放氧的時間過短，導致不能持久為水體提供氧氣，效果大打折扣。
鑒于上述問題，申請人特提出本發明，結合微電解、過氧化物、混凝劑在水處理過程中各自的優點，創造性地進行組合，制成的修復劑相對于常規單一的微電解填料、混凝劑、過氧化劑來說，能顯著提高氧化性和持續供氧能力，發揮相互協同的技術效果，應用與黑臭水體的生態修復，能大幅降低成本，通過原位修復，無須使用大型工程機械對水體區域進行清淤、清理、重新規劃建設施工等，實現低成本無害化修復黑臭水體。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種黑臭水體修復劑，以解決現有技術中水體修復劑組分單一、無法長效高效凈化水體、有效分解污染物的技術問題。
本發明所述的修復劑以過硫酸鹽、聚丙烯酰胺、鈉基膨潤土、緩沖鹽、鐵粉、活性炭粉、金屬粉、硅酸鹽水泥作為主要原料，稱量、混勻、加水、擠壓成型、養護等步驟得到，將該修復劑用于黑臭水體修復，可提供長效氧化作用和較高的氧化電位，同時具有鐵碳原電池的微電解作用，可高效去除COD、降低濁度、降低水體中的固體物質含量，有效凈化水質，恢復水體自凈功能。
本發明一種黑臭水體修復劑，該修復劑由以下重量份的原料制備而成：
過硫酸鹽 30-40份；
聚丙烯酰胺 10-15份；
鈉基膨潤土 10-15份；
緩沖鹽 5-10份；
鐵粉 30-40份；
活性炭粉 10-15份；
鋅粉 3-5份；
銅粉 3-5份；
硅酸鹽水泥 15-20份。
優選地，一種黑臭水體修復劑，由以下重量份的組分制備得到：
過硫酸鹽 35份；
聚丙烯酰胺 12份；
鈉基膨潤土 12份；
緩沖鹽 6份；
鐵粉 35份；
活性炭粉 15份；
鋅粉 4份；
銅粉 4份；
硅酸鹽水泥 18份。
本發明一種黑臭水體修復劑，所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀和過硫酸氫鉀的混合物。
本發明一種黑臭水體修復劑，所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀和過硫酸氫鉀按質量比1:1制成的混合物。
本發明一種黑臭水體修復劑，所述的緩沖鹽為碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物。
本發明一種黑臭水體修復劑，所述的緩沖鹽為碳酸鈉和碳酸氫鈉按質量比1:1制成的混合物。
本發明提供一種黑臭水體修復劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
1)混合：將過硫酸鹽、聚丙烯酰胺、鈉基膨潤土、緩沖鹽、鐵粉、活性炭粉、金屬粉、硅酸鹽水泥等各種原料按比例混合，加入適量的水，得到半成品A；
2)擠壓成型：將步驟1)得到的半成品A注入蜂窩狀模具，擠壓，制成正方體形，然后將其置于室溫下，避光養護7天，得到修復劑成品。
本發明提供上述黑臭水體修復劑的應用，即上述黑臭水體修復劑在黑臭水體修復的應用。
本發明的原理簡述如下：
本發明修復劑中所加入的過硫酸鹽具有較強的氧化性，可緩慢氧化水體中的有機分子，進而將水體中導致污染物的有機物降解為短鏈片段，進一步降解成小分子。過硫酸鹽在水中電離產生過硫酸根離子S2O82-，其標準氧化還原電位達+2.01V，接近于臭氧，大于高錳酸根和過氧化氫。其分子中含有過氧基(-O-O-)，是較強的氧化劑。
在常溫下和單一組分條件下，過硫酸鹽對有機物的氧化一般效果不顯著。然而，在熱、光、過渡金屬離子等條件的激發下，過硫酸鹽活化分解為硫酸根自由基·SO42-，過程如下所示：
S2O82-+Fe2+→Fe3++·SO42-+SO42-
·SO42-中有一個孤對電子，其氧化還原電位為+2.6V，接近于羥基自由基·OH(+2.8V)，具有較高的氧化能力，理論上可以快速降解大多數有機氧化物，可將其礦化為二氧化碳和無機酸。
本發明的修復劑加入了聚丙烯酰胺，能高效將水中的浮游顆粒雜質進行絮凝沉淀，同時加入的鈉基膨潤土具有高吸附能力，能吸附大量的溶解性有機污染物、協同去除色度。
本發明的修復劑中加入了緩沖鹽，能夠調控水體PH環境，促使修復劑適應水體環境，提高修復凈化能力。
本發明特別加入了Fe-C體系，修復劑中形成無數個原電池，可以與廢水中的高濃度有機物發生氧化還原、混凝、絮凝、吸附、催化等反應，將大分子有機物降解為小分子物質，降低COD和毒性，提高B/C比和可生化性；同時加入了鋅、銅等金屬等催化劑，形成多元催化系統，增大了電位差，吉布斯自由能負值進一步提高，電位差增大，氧化效率提高，反應速度更快。
本發明使用的硅酸鹽水泥，起到的作用是將各種組分粘合在一起，包覆了微電解材料、催化材料、吸附材料、絮凝材料、強氧化材料等，既能緊密將各種組分結合，又能依靠鈉基膨潤土、活性炭等多孔材料阻隔，是一種多孔復合多功能的凈化劑。
本發明相對于現有技術的優點：
1、通過增加多組分的原料形成配方，形成具有氧化還原、混凝、絮凝、吸附、催化、氧化等作用，并加入粘結劑、緩沖劑，形成新的復合多元的修復劑；
2、本發明修復劑相對于單一的過硫酸鹽或微電解填料相比，具有協同作用，從原理上講，微電解過程產生二價鐵離子，能大大激發過硫酸鹽活化分解為硫酸根自由基·SO42-，接近羥基自由基的效果，而不是簡單的混合或組合，試驗得到的效果證明具有大的協同作用；
3、本發明所得的修復劑用于黑臭水體修復，由于高度粘合，修復劑能緩慢釋放氧化因子，微電解材料在催化劑的作用下也不易板結，能起到長效氧化作用。
本發明得到的修復劑為正方體形，使用方便，操作簡單，能夠對黑臭水體等污染嚴重且成分復雜的水體進行有效的凈化，整個過程不會造成二次污染，對水體和生物無害。
具體實施方式：
以下結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1：一種黑臭水體修復劑及其制備方法
一種黑臭水體修復劑，由以下重量份的組分制備得到：過硫酸鹽40份；聚丙烯酰胺15份；鈉基膨潤土15份；緩沖鹽10份；鐵粉40份；活性炭粉15份；鋅粉5份；銅粉5份；硅酸鹽水泥20份；
其中過硫酸鹽為過硫酸鉀和過硫酸氫鉀按質量比1:1制成的混合物；
緩沖鹽為碳酸鈉和碳酸氫鈉按質量比1:1制成的混合物；
上述黑臭水體修復劑的制備方法，包括以下步驟：
1)混合：將過硫酸鹽、聚丙烯酰胺、鈉基膨潤土、緩沖鹽、鐵粉、活性炭粉、金屬粉、硅酸鹽水泥等各種原料按比例混合，加入適量的水，得到混合物；
2)擠壓成型：將步驟1)得到的混合物注入蜂窩狀模具，擠壓，制成正方體形，然后將其置于室溫下，避光養護7天，得到修復劑成品。
實施例2：一種黑臭水體修復劑及其制備方法
一種黑臭水體修復劑，由以下重量份的組分制備得到：過硫酸鹽30份；聚丙烯酰胺10份；鈉基膨潤土10份；緩沖鹽5份；鐵粉30份；活性炭粉10份；鋅粉3份；銅粉3份；硅酸鹽水泥15份；
其中過硫酸鹽為過硫酸鉀和過硫酸氫鉀按質量比1:1制成的混合物；
緩沖鹽為碳酸鈉和碳酸氫鈉按質量比1:1制成的混合物；
上述黑臭水體修復劑的制備方法，包括以下步驟：
1)混合：將過硫酸鹽、聚丙烯酰胺、鈉基膨潤土、緩沖鹽、鐵粉、活性炭粉、金屬粉、硅酸鹽水泥等各種原料按比例混合，加入適量的水，得到混合物；
2)擠壓成型：將步驟1)得到的混合物注入蜂窩狀模具，擠壓，制成正方體形，然后將其置于室溫下，避光養護7天，得到修復劑成品。
實施例3：一種黑臭水體修復劑及其制備方法
一種黑臭水體修復劑，由以下重量份的組分制備得到：過硫酸鹽35份；聚丙烯酰胺12份；鈉基膨潤土12份；緩沖鹽6份；鐵粉35份；活性炭粉15份；鋅粉4份；銅粉4份；硅酸鹽水泥18份；
其中過硫酸鹽為過硫酸鉀和過硫酸氫鉀按質量比1:1制成的混合物；
緩沖鹽為碳酸鈉和碳酸氫鈉按質量比1:1制成的混合物；
上述黑臭水體修復劑的制備方法，包括以下步驟：
1)混合：將過硫酸鹽、聚丙烯酰胺、鈉基膨潤土、緩沖鹽、鐵粉、活性炭粉、金屬粉、硅酸鹽水泥等各種原料按比例混合，加入適量的水，得到混合物；
2)擠壓成型：將步驟1)得到的混合物注入蜂窩狀模具，擠壓，制成正方體形，然后將其置于室溫下，避光養護7天，得到修復劑成品。
實施例4：本發明制備的修復劑、過硫酸鹽用于受污染水體修復的對比試驗
在5個20L的水箱內裝入15L受污染的湖水，向其中3個水箱內分別投入實施例1、實施例2、實施例3制備的修復劑10g，向1個水箱內投入單一組分過硫酸鹽(過硫酸鉀和過硫酸氫鉀按質量比1:1制成)10g，設置1個水箱作為空白對照組(不投入任何物質)，7天后進行取樣檢測。
表1修復劑用于水體修復的對比試驗結果