本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种具有高效脱氮效果的污水处理剂。
背景技术：
氮是水环境中一个很重要的污染因子，随着石化、食品和制药等工业的发展以及人民生活水平的提高，城市污水、工业污水和垃圾渗透液中的氮含量急剧上升，氮在污水中的主要存在形态有分子态氮、有机态氮、氨态氮、亚硝态氮和硝态氮，而在未处理的原废水中，有机态氮和氨态氮是氮的主要存在形式；经二级生化处理后出水中氨态氮和硝态氮是氮的主要存在形式。据报道，城市生活污水、工业废水、畜禽养殖废水中均含有大量的氮素污染物。因此，废水的脱氮处理已经成为环境工作者研究的热点，脱氮处理有生物法和物理化学方法，物理化学方法主要有空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法等，但上述方法成本高，容易造成二次污染，因此，其推广受到限制。而生物脱氮法具有经济、有效、易操作、无二次污染等特点，被公认为具有发展前途的方法。脱氮一般包括硝化和反硝化，先是异养型细菌把有机氮转化为氨态氮，氨态氮被自养型硝化菌氧化为亚硝态氮氮，亚硝态氮再被自养型硝化菌氧化为硝态氮，最后异养型反硝化菌将亚硝态氮和硝态氮还原为气态氮从污水中去除。然而生物脱氮过程存在以下矛盾：硝化菌是严格好氧菌，硝化反应需要好样环境，而反硝化菌是兼性厌氧菌，需要在缺氧环境下进行。其次，硝化反硝化对有机物的存在也是矛盾的，自养硝化菌在大量有机物存在时，对氧气和营养物的竞争不如好氧异养菌，而反硝化反应由需要有机物充当电子供体来完成脱氧过程。上述矛盾进一步加重了污水的脱氮难度。不仅如此，传统的生物脱氮工艺，如A/O法，A2/O法等硝化阶段进行曝气通常需要消耗大量的能量，为中和硝化过程中产生的酸度，需加碱中和，增加处理费用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种具有高效脱氮效果的污水处理剂，将该处理剂投加在污水处理系统中可以大大提高生物脱氮效率。
本发明提供的技术方案是一种具有高效脱氮效果的污水处理剂，它是由膨润土和葡萄籽单宁组成，其重量比为1～3：0.5～1.8。
传统硝化作用由氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)共同完成。亚硝酸盐氧化菌NOB将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐。亚硝酸氧化还原酶(Nor)在硝化反应过程中可以将亚硝态氮氧化成硝态氮，在反硝化过程中还可以将NO还原成N2。亚硝酸氧化还原酶(Nor)可以分为两种，一种是异源二聚体寡聚酶，该酶有两个亚基，NorB和NorC，NorB是具有催化活性的亚基，可以将释放出的电子通过细胞色素c氧化酶，传递给O2，并产生ATP，这种酶在硝化过程中发挥作用；另一种是单体酶，但是它的电子供体是对苯二酚，也不能氧化细胞色素c，消耗ATP，产生NAD(P)H,这种酶在反硝化过程中发挥作用。也就是说，在硝化过程中，亚硝酸盐氧化菌获取能源的方式为通过NorB基因编码的亚硝酸氧化还原酶(Nor)将亚硝态氮氧化成硝态氮。在好氧段中投加膨润土和葡萄籽单宁，其重量比为1～3：0.5～1.8，可以分解NorB，起到灭活异源二聚体寡聚酶活性的作用，通过切断亚硝酸盐氧化菌生长繁殖所需能量的获取路径，使得亚硝酸盐无法进一步氧化为硝酸盐，而进入反硝化过程时，亚硝酸盐氮可直接还原成N2，有效缩短了脱氮时间。另外，膨润土和葡萄籽单宁的添加又不会影响单体酶的活性，即不会影响反硝化过程中NO还原成N2。
膨润土的吸附能力极强，可以吸附亚硝酸氧化菌，还可以吸附葡萄籽单宁，从而将葡萄籽单宁和亚硝酸氧化菌粘接在一起，使得葡萄籽单宁较好的发挥切断亚硝酸氧化菌繁殖的效果。
作为优选，膨润土和葡萄籽单宁的重量比为1：1.8，此时亚硝态氮的固定效果最好。
该污水处理剂应该投放于以下生物处理工艺中生物池的好氧段。具体的是，污水经预处理后，依次经过初沉池、生物池和二沉池进行处理，所述生物池包括好氧段和缺氧段；初沉池的出水经分配井同时流入好氧段和缺氧段，好氧段的出水进入缺氧段处理，缺氧段的出水一部分回流至好氧段，剩余的出水进入二沉池进行沉淀分离，出水经排放口排出；在好氧段中投加上述污水处理剂，投放量为0.5～5kg/吨污水。
当进水氨氮＞100mg/L时，污水处理剂的投放量为4～5kg/吨污水；当50mg/L≤进水氨氮≤100mg/L时，投放量为3～4kg/吨污水；当进水氨氮＜50mg/L时，污水处理剂的投放量为0.5～3kg/吨污水。
污水预处理包括粗格栅以及曝气沉砂池处理，粗格栅可以拦截较大直径的悬浮物(SS)，曝气沉砂池可以沉淀污水中的砂子。
在上述处理工艺中，初沉池的出水分配至好氧段和缺氧段，缺氧段分配60～80％，好氧段分配20～40％，进入缺氧段的污水配比高，有机物含量多，反硝化菌大量繁殖；进入好氧段的污水配比较少，有机物含量相对较少，可以增强硝化细菌，尤其增强氨氧化菌的竞争力和繁殖能力，产生大量亚硝酸盐。由于初沉池的出水流入，缺氧段中反硝化菌大量繁殖，好氧段的出水流入缺氧段后，在大量反硝化菌的作用下，大量的亚硝酸盐直接还原成N2，脱氮速率极快，极大的提高了脱氮效果。缺氧段的出水一部分回流至好氧段，可将缺氧段无法处理的氨氮回流至好氧段氧化成亚硝态氮，进一步提高系统的脱氮效果。缺氧段出水的回流率为40～50％。
好氧段的DO为0.8～1.0mg/L。由于好氧段的硝化反应为短程硝化，只需将氨氮氧化成亚硝态氮，而不需进一步氧化成硝态氮，因此，好氧段需氧量大大降低，可以降低能耗。
缺氧段的DO为0.2～0.5mg/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)在好氧段投加具有高效脱氮效果的污水处理剂，可截断亚硝酸盐氧化菌获取能源的方式，使得亚硝酸盐氧化菌无法正常繁殖，最终导致亚硝酸盐无法进一步氧化为硝酸盐，从而实现短程硝化。
2)由于好氧段的硝化反应为短程硝化，只需将氨氮氧化成亚硝态氮，而不需进一步氧化成硝态氮，因此，好氧段需氧量大大降低，可以降低能耗。
3)好氧段的硝化产物为亚硝酸，而亚硝酸值比硝酸的pH值高，不容易导致好氧段中pH值急剧降低，因而也无需向好氧段中加碱调节pH值。
4)缺氧段中适宜pH值为7～8，缺氧段中反硝化菌的大量繁殖，再加之反硝化菌只需亚硝态氮还原成N2，硝化菌可以在较短的时间内将好氧段产生的亚硝态氮还原成N2，因此，就避免出现亚硝酸过量导致缺氧段中pH值上升，而需要额外投加碱来调节pH值。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
污水经粗格栅和曝气沉砂池预处理后，依次经过初沉池、生物池和二沉池进行处理，所述生物池包括好氧段和缺氧段；初沉池的出水经分配井同时流入好氧段和缺氧段，60％分配至缺氧段，剩余的40％分配至好氧段；好氧段的出水进入缺氧段处理，缺氧段的出水一部分回流至好氧段，回流率为40％，剩余的出水进入二沉池进行沉淀分离，出水经排放口排出；在好氧段中投加具有高效脱氮效果的污水处理剂，其投加量为5kg/吨污水，膨润土和葡萄籽单宁重量比为1：0.5；好氧段的DO为0.8mg/L；缺氧段的DO为0.2mg/L。
对比例1
污水经粗格栅和曝气沉砂池预处理后，依次经过初沉池、生物池和二沉池进行处理，所述生物池包括好氧段和缺氧段；初沉池的出水经分配井同时流入好氧段和缺氧段，60％分配至缺氧段，剩余的40％分配至好氧段；好氧段的出水进入缺氧段处理，缺氧段的出水一部分回流至好氧段，回流率为40％，剩余的出水进入二沉池进行沉淀分离，出水经排放口排出；好氧段的DO为3.5mg/L；缺氧段的DO为0.2mg/L。由于在处理过程中，系统中PH过低，需要投加碱液进行调PH.
实施例2
污水经粗格栅和曝气沉砂池预处理后，依次经过初沉池、生物池和二沉池进行处理，所述生物池包括好氧段和缺氧段；初沉池的出水经分配井同时流入好氧段和缺氧段，80％分配至缺氧段，剩余的20％分配至好氧段；好氧段的出水进入缺氧段处理，缺氧段的出水一部分回流至好氧段，回流率为50％，剩余的出水进入二沉池进行沉淀分离，出水经排放口排出；在好氧段中投加具有高效脱氮效果的污水处理剂，其投加量为0.5kg/吨污水，其中，膨润土和葡萄籽单宁的重量比为3：1.8。好氧段的DO为1.0mg/L；缺氧段的DO为0.5mg/L。
实施例3
污水经粗格栅和曝气沉砂池预处理后，依次经过初沉池、生物池和二沉池进行处理，所述生物池包括好氧段和缺氧段；初沉池的出水经分配井同时流入好氧段和缺氧段，70％分配至缺氧段，剩余的30％分配至好氧段；好氧段的出水进入缺氧段处理，缺氧段的出水一部分回流至好氧段，回流率为45％，剩余的出水进入二沉池进行沉淀分离，出水经排放口排出；在好氧段中投加具有高效脱氮效果的污水处理剂，其投加量为2.5kg/吨污水，其中，膨润土和葡萄籽单宁的重量比为1：1.8；好氧段的DO为0.9mg/L；缺氧段的DO为0.4mg/L。
将本发明实施例1污水处理工艺(投加污水处理剂)应用于城市生活污水的处理，具体参数为：试验规模Q＝100m3/d，初沉池的水力负荷为3m3/m3·d，初沉池水力停留时间为3h，生物池的容积总负荷为30kgCOD/m3·d，生物池水力停留总时间为8h，二沉池水力负荷为3m3/m3·d，二沉池的水力停留时间为3h。进出水水质监测结果如下表：
进出水水质监测结果
实施例1的出水完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。
将对照例1的工艺(未投加污水处理剂)应用于城市生活污水的处理，具体参数为：试验规模Q＝100m3/d，初沉池的水力负荷为3m3/m3·d，初沉池水力停留时间为3h，生物池的容积总负荷为30kgCOD/m3·d，生物池水力停留总时间为18h，二沉池水力负荷为3m3/m3·d，二沉池的水力停留时间为3h。进出水水质监测结果如下表：
进出水水质监测结果