CN107473494A - 一种去除废水中氨氮的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去除废水中氨氮的装置及方法，将氨作为微藻生长所需的氮源，在去除废水中氨氮的同时，获得微藻细胞生物质。使用微藻溶液替代传统的化学吸收液，可以克服现有化学吸收法的缺陷，降低操作难度，排除安全隐患，简化处理装置，减少维护费用。利用膜接触器将废水与微藻溶液分隔开来，使得两种溶液可分别独立操作，互不接触，克服了目前使用微藻去除氨氮技术的缺点，避免废水中的有毒物质抑制微藻的生长，降低氨氮去除效率；另一方面，膜接触器较大的表面积有利于氨气分子的跨膜传输，提高氨氮的去除率及可处理的氨氮浓度。此外，本发明所述装置还可实现微藻细胞在废水氨氮去除过程中的反复使用。

Description

一种去除废水中氨氮的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种去除废水中氨氮的方法，具体涉及使用膜接触器将废水中的氨氮分离，并利用氨作为促进富含油脂的微藻生长所需的氮源，在处理净化废水的同时，获得微藻细胞生物质。
背景技术
膜接触器是利用微孔中空纤维疏水膜作为分隔介质，仅允许膜一侧溶液中的易挥发组分或气体透过分离膜，在膜的另一侧通过化学/物理方法对这些组分或气体进行收集。常用的中空纤维膜材料包括聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)等。根据膜两侧两相流体的不同性质，可将膜接触器分为气-液、液-气和液-液膜接触器。膜接触器中的膜本身虽然没有分离功能，仅充当两相间的界面，但可以提供足够大的传质比表面积，较常规的分散相接触器更具优越性。另一方面，膜接触器中被分隔开来的两种流体相对独立，消除了液泛、沟流或泡沫夹带等问题，并且可以使膜接触器在各种流速条件下都能保持恒定的接触面积，确保该过程的稳定运行。膜接触器由于其设备简单、操作方便、能耗低等特点，近年来引起学术界和工业界的广泛关注，现已被应用于不同的工业过程，比如气体吸收、气提和萃取等。
含有氨氮的废水来源甚广且排放量巨大，如焦化、化肥、石化、制药、食品等生产企业和垃圾填埋场均会产生大量氨氮废水。将未经处理的氨氮废水直接排入水体后，会导致水体富营养化，并对水生生物产生毒副作用。目前，国内外对氨氮废水的处理展开了广泛的研究。处理方式主要涉及生物脱氮法(如硝化)和物理化学除氮法(如折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法等)。废水中的氨氮基于废水pH的不同，主要以NH4 +和游离氨NH3的形态存在，两种形态之间有如下电离平衡关系式：
基于上述关系式，利用气液传质方法将氨氮从废水中分离是最为可行和成熟的方法之一。作为一种新型的气液传质方法，中空纤维膜接触器(液-气-液)已被应用于氨氮废水的处理。膜的一侧通有氨氮废水，另一侧则是吸收液。常用的吸收液为硫酸和稀硝酸，酸液可迅速且大量地吸收来自废水中的氨气(NH3)分子，生成硫酸/硝酸铵(重要且优良的氮肥)。然而，该方法对运行设备、管道等要求较高，且酸液的长期使用会对管道造成腐蚀，产生安全隐患。
微藻是一种单细胞水藻，大小通常为几个微米，广泛存在于自然界中。由于其较陆生植物有更高的光合作用效率和更快的生长速度，且受气候变化影响较小，微藻一年可收获多达20次以上。微藻的生长可不需要淡水和耕地，因此能够在广大盐碱滩涂和沙漠地区养殖。基于上述优势，微藻现已被开发用于生产健康食品和作为制造第三代可再生生物能源(生物柴油、乙醇、甲烷等)的原料。另外，一些微藻菌株对环境适应性强，耐受性较高，因此也被用于处理生活和工业污水。微藻在其生长过程中会消耗大量废水中含有的氮磷，并吸附水中的金属离子，从而达到净化水质的目的。但直接投加微藻至废水中，废水中的污染物，如重金属离子、浓度过高的氨氮、有机物等均会抑制微藻的生长，使其处理废水的能力下降。另一方面，废水中微藻的收集同样是一个技术难题，制约着该技术的进一步工业化应用。
中国专利CN1546393A涉及一种使用中空纤维膜接触器回收高浓度氨氮废水中的氨的方法。该方法在中空纤维膜接触器的管程中通入氨氮废水，而吸收液(硫酸)走接触器的壳程。经过优化工艺条件后，出水中的氨去除率可以达到99.7％，吸收剂中的氨回收率达到99.5％。但酸液的长期使用会对管道产生腐蚀，增加操作难度，容易造成安全隐患。中国专利CN 103992996A公布了一种利用固定化的微藻去除有机污水中氨氮的方法及应用。微藻被包埋在褐藻酸钠与氯化钙溶液形成的固化凝胶小球中。该方法具有可利用的微藻细胞密度高、反应速度快、氨去除率高且微藻球可循环使用等优点。然而，该专利可处理的氨氮浓度较低，仅为20ppm；虽能完全去除污水中的氨氮，处理时间却较长(至少需要6天)。此外，褐藻酸钠与氯化钙形成的凝胶小球在含有其他金属离子(比如Mg2+)的污水中，Ca2+会被其他离子逐渐置换(大概2天)，使得微藻球强度下降，进而破裂。与此同时，球中的微藻细胞也会不断分裂生长，影响微藻球的内部结构，使其无法在较长时间内反复使用。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种去除废水中氨氮的装置及方法，以达到如下目的：
(1)克服现有化学吸收法的缺陷，使用微藻细胞液代替传统的化学吸收液(如硫酸)，可降低操作难度，排除安全隐患，简化处理装置，减少维护费用；
(2)改进目前使用微藻去除有机废水中氨氮技术的缺点，将膜接触器与微藻去除氨氮技术相结合，提高氨氮去除速率及可处理的氨氮浓度，实现微藻细胞在废水氨氮去除过程中的重复使用；
(3)在去除废水中氨氮的同时，增加微藻细胞的浓度，使得微藻在被收集之后，可用于下游新型生物能源的生产。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种去除废水中氨氮的装置，包括原水罐1、空气钢瓶10、CO2钢瓶9、微藻光生物反应器26和膜接触器3；
所述微藻光生物反应器26包括微藻溶液储罐2、恒温水浴槽7及LED灯8；
所述微藻光生物反应器26设有鼓气入口22、鼓气出口18和取样口19；
所述空气钢瓶10的出口与CO2钢瓶9的出口在汇合点汇合后与微藻溶液储罐2的鼓气入口22连接；微藻溶液储罐2的底部出口与膜接触器3的微藻溶液进口20连接，膜接触器3的微藻溶液出口21与微藻溶液储罐2连接，
所述原水罐1的出口与膜接触器3的原水进口27连接，膜接触器3的原水出口28和原水罐1的进口连接。
在上述方案的基础上，所述空气钢瓶10与所述汇合点之间设有减压阀II14和气体流量计II12。
在上述方案的基础上，所述CO2钢瓶9与所述汇合点之间设有减压阀I13和气体流量计I11。
在上述方案的基础上，所述微藻溶液储罐2外部设有若干LED灯Ⅰ8，所述微藻溶液储罐2放置于恒温水浴槽7内。
在上述方案的基础上，所述鼓气出口18上设有阀门Ⅰ16。
在上述方案的基础上，所述微藻溶液储罐2的底部出口与膜接触器3的微藻溶液进口20之间设有蠕动泵5和阀门Ⅱ17。
在上述方案的基础上，所述膜接触器3外部设有若干LED灯Ⅱ15。
在上述方案的基础上，所述原水罐1的出水口与膜接触器3的原水进口27之间设有隔膜泵4和液体流量计6。
一种去除废水中氨氮的方法，基于上述处理装置，包括以下步骤：
步骤1，将少量微藻细胞接种至含有培养液的烧瓶中，并将该烧瓶置于光照培养箱中进行培养；所述培养液为3N-BBM+V(BoldBasal Medium with 3-fold Nitrogen and Vitamins；modified)；
步骤2，当微藻细胞持续生长，细胞浓度达到1×106cells/mL时，通过离心浓缩的方法收集微藻细胞；之后使用无菌蒸馏水对微藻细胞进行冲洗，经再次离心后，将微藻细胞转移至不含NaNO3的3N-BBM+V培养液中进行2天的氮饥饿处理；经过氮饥饿处理后的微藻细胞溶液被转移至微藻溶液储罐2中；
步骤3，在原水罐1中，通过隔膜泵4和液体流量计6控制原水流速，使原水进入膜接触器3的管程；
步骤4，微藻溶液储罐2中的微藻细胞溶液经蠕动泵5控制流量，进入膜接触器3的壳程；原水和微藻细胞溶液在膜接触器3中的流动方向一致；
原水中的氨气分子透过膜接触器3的膜表面微孔，经由微藻溶液出口21进入到微藻溶液储罐2中，作为微藻细胞生长所需的氮源被利用；
步骤5，经过在膜接触器3中进行氨交换后，原水和微藻细胞溶液分别流回原水罐1和微藻溶液储罐2。
在上述方案的基础上，步骤1所述的微藻细胞为小球藻(Chlorellavulgaris)。
在上述方案的基础上，步骤1所述的培养液包含的主要成分有(浓度单位均为g/L)：NaNO3，0.75；CaCl2·2H2O，0.025；MgSO4·7H2O，0.075；K2HPO4·3H2O,0.075；KH2PO4,0.175；NaCl,0.025。
在上述方案的基础上，步骤1所述的培养液还含有一些微量组分，包括(浓度单位均为mg/L)：Na2EDTA,4.5；FeCl3·6H2O,0.582；MnCl2·4H2O,0.246；ZnCl2,0.03；CoCl2·6H2O,0.012；Na2MoO4·2H2O,0.024；VB1,1.2；VB12,0.01。
在上述方案的基础上，步骤1的微藻细胞培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：26μmol/m2·s。
在上述方案的基础上，步骤2的微藻细胞培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：15μmol/m2·s；鼓气量：1L/min。
在上述方案的基础上，利用该装置去除有机废水中的氨氮时，微藻光生物反应器26的温度为30℃。
在上述方案的基础上，膜接触器3外部的LED灯Ⅱ15保持24小时打开，光照强度为25μmol/m2·s。
经过一段时间的处理后，原水中的氨氮被完全去除，此时微藻细胞溶液被移出微藻光生物反应器26，经离心后被收集；收集得到的微藻细胞，可被用于生产生物能源，也可再一次经过氮饥饿处理后，继续用于去除废水中的氨氮。
所述膜接触器3的制备过程为：将一束聚丙烯(PP)中空纤维膜置于透明的玻璃膜壳中，中空纤维膜两端与玻璃膜壳通过环氧树脂密封，之后将膜两端多余的部分切掉，制成膜接触器3。
经本发明所述方法处理2天后，有机废水氨氮去除率可以达到90％以上；处理3天后，有机废水中的氨氮去除率可达100％。
有益效果：
本发明对比现有的氨氮去除方法，具有以下优点：
(1)用微藻溶液替代传统的化学吸收液，可杜绝安全隐患，降低操作难度，简化处理装置，减少维护费用；
(2)使用微藻去除废水中的氨氮，在净化废水水质的同时，可以得到微藻细胞生物质，该生物质可被用于生产新型生物能源；
(3)将微藻与废水分隔开来，互不接触，对废水与微藻细胞溶液可进行单独操作，避免废水中的其他有毒物质抑制微藻的生长；
(4)可处理的氨氮浓度较高，处理时间较短，氨氮去除率可达到100％；
(5)实现去除废水氨氮过程中，微藻的重复使用。
附图说明
本发明有如下附图：
图1去除废水中氨氮的装置示意图；
图2微藻培养装置示意图；
图3膜接触器示意图；
图4微藻培养流程示意图；
图5使用所述装置处理人工废水，氨氮浓度变化与微藻细胞生长曲线图；
图6使用所述装置处理焦化厂氨氮废水，氨氮浓度变化与微藻细胞生长曲线图。
附图标记：
1.原水罐；2.微藻溶液储罐；3.膜接触器；4.隔膜泵；5.蠕动泵；6.液体流量计；7.恒温水浴槽；8.LED灯Ⅰ；9.CO2钢瓶；10.空气钢瓶；11.气体流量计Ⅰ；12.气体流量计Ⅱ；13.减压阀Ⅰ；14.减压阀Ⅱ；15.LED灯Ⅱ；16.阀门Ⅰ；17.阀门Ⅱ；18.鼓气出口；19.取样口；20.微藻细胞溶液进口；21.微藻细胞溶液出口；22.鼓气入口；23.琼脂培养皿；24.25ml烧瓶；25.250ml烧瓶；26.微藻光生物反应器；27.原水进口；28.原水出口。
各图中的实线箭头代表液体/气体流动方向。
具体实施方式
本发明涉及一种结合膜接触器与微生物去除氨氮的装置及方法。本发明使用中空纤维膜接触器将含有氨氮的废水与微藻细胞溶液分隔开来，一方面避免因微藻与废水直接接触而导致废水中的有毒物质抑制微藻的生长，降低微藻去除氨氮的效率；另一方面，可实现微藻细胞的重复使用，易于收集与分离微藻细胞，将收集的微藻细胞用作生产新型可再生生物能源。该方法的氨氮去除速率较快，可处理氨氮浓度较高的废水。此外，较使用传统化学吸收液，该方法对操作条件及设备要求不高，不存在安全隐患问题，因此可降低操作难度，简化处理装置和减少维护费用。
以下结合附图和具体实施案例，对本发明作进一步详细说明。
一种去除废水中氨氮的装置，包括原水罐1、空气钢瓶10、CO2钢瓶9、微藻光生物反应器26和膜接触器3；
所述微藻光生物反应器26包括微藻溶液储罐2、恒温水浴槽7及LED灯8；
所述微藻光生物反应器26设有鼓气入口22、鼓气出口18和取样口19；
所述空气钢瓶10的出口与CO2钢瓶9的出口在汇合点汇合后与微藻溶液储罐2的鼓气入口22连接；微藻溶液储罐2的底部出口与膜接触器3的微藻溶液进口20连接，膜接触器3的微藻溶液出口21与微藻溶液储罐2连接，
所述原水罐1的出口与膜接触器3的原水进口27连接，膜接触器3的原水出口28和原水罐1的进口连接。
在上述方案的基础上，所述空气钢瓶10与所述汇合点之间设有减压阀II14和气体流量计II12。
在上述方案的基础上，所述CO2钢瓶9与所述汇合点之间设有减压阀I13和气体流量计I11。
在上述方案的基础上，所述微藻溶液储罐2外部设有若干LED灯Ⅰ8，所述微藻溶液储罐2放置于恒温水浴槽7内。
在上述方案的基础上，所述鼓气出口18上设有阀门Ⅰ16。
在上述方案的基础上，所述微藻溶液储罐2的底部出口与膜接触器3的微藻溶液进口20之间设有蠕动泵5和阀门Ⅱ17。
在上述方案的基础上，所述膜接触器3外部设有若干LED灯Ⅱ15。
在上述方案的基础上，所述原水罐1的出水口与膜接触器3的原水进口27之间设有隔膜泵4和液体流量计6。
实施案例：
1、材料
微藻菌株与培养条件：选择生长在琼脂培养皿23表面的小球藻(Chlorella vulgaris)单个菌落，将该微藻菌落转移到事先准备好的，已经过高压蒸汽灭菌器消毒的培养液中，培养液置于25ml烧瓶24中。培养液采用的是3N-BBM+V培养液，其中加入0.2g/L的葡萄糖。3N-BBM+V培养液的配方如下(浓度单位均为g/L)：NaNO3,0.75；CaCl2·2H2O,0.025；MgSO4·7H2O,0.075；K2HPO4·3H2O,0.075；KH2PO4,0.175；NaCl,0.025。此外，该培养液中还含有其他微量组分，包括(浓度单位均为mg/L)：Na2EDTA,4.5；FeCl3·6H2O,0.582；MnCl2·4H2O,0.246；ZnCl2,0.03；CoCl2·6H2O,0.012；Na2MoO4·2H2O,0.024；VB1,1.2；VB12,0.01。
将盛有小球藻及培养液(培养体积为20mL)的烧瓶置于光照培养箱中培养，培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：26μmol/m2·s。
膜接触器3：使用聚丙烯(PP)中空纤维疏水膜，其内径为0.22mm，外径为0.3mm，孔隙率为40％。膜接触器3的外壳材料为玻璃，长度为270mm。膜接触器3内的膜的有效表面积为0.18m2。
人工氨氮废水：在去离子水中添加氨水，使得氨浓度达到300ppm。
焦化厂氨氮废水：焦化厂氨氮废水的氨浓度在3000-5000ppm,该股废水经过调节pH和部分稀释后，使废水中氨浓度降至300ppm。
2、微藻培养与氮饥饿处理
种有小球藻的20mL培养液和烧瓶置于光照培养箱中培养5-7天后，当微藻细胞浓度达到1×105cells/mL以上时，将该微藻溶液接种至经过高压蒸汽灭菌器消毒的3N-BBM+V培养液中，培养液体积为200mL，培养液置于250mL烧瓶25中。将该微藻培养液置于光照培养箱中培养，培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：26μmol/m2·s；鼓气量：1L/min；CO2体积浓度：2％。
待200mL培养液中的微藻细胞浓度达到1×106cells/mL时(4-6天)，将该微藻溶液平均分成10份，分别接种至10个盛有经过消毒的3N-BBM+V培养液的微藻光生物反应器26中，每个微藻光生物反应器26中的培养液体积为3000mL。培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：26μmol/m2·s；鼓气量：1L/min；CO2体积浓度：2％。待微藻光生物反应器26中的微藻细胞浓度达到1×106cells/mL时(4-6天)，微藻细胞溶液经收集后备用。
微藻溶液通过离心后，移除上层澄清液并收集沉淀在离心管底部的微藻细胞。使用无菌蒸馏水对微藻细胞进行冲洗，离心后，将微藻细胞转移至不含NaNO3的3N-BBM+V培养液中，微藻细胞浓度调整为3×106cells/mL进行2天的氮饥饿处理。此时的培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：15μmol/m2·s；鼓气量：1L/min。
3、操作步骤
(1)检查，确保装置各部件连接正确及紧密。
(2)打开微藻光生物反应器26出口侧的蠕动泵5，调节流量至1L/h，将微藻光生物反应器26中的经过氮饥饿处理的微藻细胞溶液打入膜接触器3的壳程。在膜接触器3外设置的LED灯Ⅱ15，保持24小时打开，光照强度为25μmol/m2·s。微藻光生物反应器26侧的操作条件为：生长温度：30℃；鼓气量：1L/min；CO2体积浓度：2％。
(3)打开原水罐1出口侧的隔膜泵4，通过液体流量计6控制氨氮废水流量为2L/h；原水罐1的进口密封，水温保持在25～30℃。在膜接触器3的管程中，原水与壳程中的微藻细胞溶液流动方向一致。原水中的氨气分子可透过疏水膜表面的微孔，来到微藻细胞溶液一侧，作为微藻细胞生长所需的氮源被利用。
(4)经过在膜接触器3中进行氨交换后，原水和微藻溶液分别流回原水罐1和微藻光生物反应器26。
(5)经过一段时间的处理后，原水中的氨氮被完全去除；此时微藻细胞溶液被移出微藻光生物反应器26，经离心后被收集；收集得到的微藻细胞，可被用于生产生物柴油、生物气、生物甲醇等新型绿色能源，也可再一次经过氮饥饿处理后，继续用于去除废水中的氨氮。
4、氨氮去除效果与微藻细胞浓度变化情况
当原水为人工氨氮废水，氨初始浓度为300ppm时，使用本发明所述装置，可在3天内使原水中的氨氮浓度降至0，氨氮去除率达到100％。如附图5所示，在经过一天的处理后，原水中的氨氮浓度显著下降至50ppm，去除率达到83.3％；此时，微藻细胞浓度从3×106cells/mL增加到3.7×106cells/mL。在经过两天的处理后，原水中的氨氮浓度进一步下降至20ppm，去除率达到93.3％；微藻细胞浓度从3.7×106cells/mL增加到4.6×106cells/mL。在经过第三天的处理后，原水中的氨氮浓度变为0，氨氮去除率达到100％；微藻细胞浓度达到4.85×106cells/mL。
当原水为焦化厂氨氮废水，经过稀释后，氨初始浓度为300ppm时，使用本发明所述装置，可在3天内，使原水中的氨氮浓度降至2ppm以下，氨氮去除率达到99.5％。如附图6所示，在经过一天的处理后，原水中的氨氮浓度显著下降至75ppm，去除率达到75％，此时，微藻细胞浓度从3×106cells/mL增长到3.5×106cells/mL。在经过两天的处理后，原水中的氨氮浓度进一步下降至30ppm，去除率达到90％；微藻细胞浓度从3.5×106cells/mL增加到4.2×106cells/mL。经过第三天的处理后，原水中的氨氮浓度变为1.8，氨氮去除率达到99.5％；微藻细胞浓度达到4.4×106cells/mL。虽然焦化厂氨氮废水中含有其他有害物质，如稠环类芳烃化合物，但由于废水与微藻细胞液被疏水膜隔开，这些有害物质的存在并没有削弱微藻去除氨氮的能力。
5、膜接触器的清洗
在本发明所述装置运行一段时间后，由于膜接触器3的管程与废水直接接触，可能会产生膜表面结垢及膜孔润湿现象，由此造成氨的传质系数下降，微藻去除氨氮的能力受到限制；废水也可能直接透过分离膜进入微藻细胞液，影响微藻细胞的生长。另一方面，微藻细胞在其生长阶段会释放出一些有机物质，比如蛋白质，多糖等。由于膜接触器3的壳程与微藻细胞液直接接触，这些有机物质可能会与少量微藻细胞一起在中空纤维膜外表面形成一层生物被膜。生物被膜同样会造成氨的传质系数下降，影响整个装置的除氮能力。
因此，每隔一段时间，需要对膜接触器3进行清洗，清洗步骤大致为：配制pH为2.5的盐酸溶液和pH为11.5的氢氧化钠溶液，分别清洗膜接触器30分钟，通过液体流量计6和隔膜泵4控制洗液流速，使得膜接触器3处于流速不断变化的动态清洗过程中。之后，使用去离子水冲洗膜接触器，直至洗出液的pH值回复到7左右。
此外，在装置运行过程中，需确保原水罐1的进口密封，避免氨气分子逸出。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种去除废水中氨氮的装置，其特征在于：包括原水罐(1)、空气钢瓶(10)、CO2钢瓶(9)、微藻光生物反应器(26)和膜接触器(3)；
所述微藻光生物反应器(26)包括微藻溶液储罐(2)、恒温水浴槽(7)及LED灯(8)；
所述空气钢瓶(10)的出口与CO2钢瓶(9)的出口在汇合点汇合后与微藻溶液储罐(2)的鼓气入口(22)连接；微藻溶液储罐(2)的底部出口与膜接触器(3)的微藻溶液进口(20)连接，膜接触器(3)的微藻溶液出口(21)与微藻溶液储罐(2)连接；
所述原水罐(1)的出口与膜接触器(3)的原水进口(27)连接，膜接触器(3)的原水出口(28)和原水罐(1)的进口连接。
2.如权利要求1所述的去除废水中氨氮的装置，其特征在于：所述空气钢瓶(10)与所述汇合点之间设有减压阀II(14)和气体流量计II(12)；
所述CO2钢瓶(9)与所述汇合点之间设有减压阀I(13)和气体流量计I(11)。
3.如权利要求1所述的去除废水中氨氮的装置，其特征在于：所述微藻溶液储罐(2)外部设有若干LED灯Ⅰ(8)，所述微藻溶液储罐(2)放置于恒温水浴槽(7)内；
所述鼓气出口(18)上设有阀门Ⅰ(16)；
所述微藻溶液储罐(2)的底部出口与膜接触器(3)的微藻溶液进口(20)之间设有蠕动泵(5)和阀门Ⅱ(17)。
4.如权利要求1所述的去除废水中氨氮的装置，其特征在于：所述膜接触器(3)外部设有若干LED灯Ⅱ(15)。
5.如权利要求1所述的去除废水中氨氮的装置，其特征在于：所述原水罐(1)的出水口与膜接触器(3)的原水进口(27)之间设有隔膜泵(4)和液体流量计(6)。
6.一种去除废水中氨氮的方法，应用权利要求1-5任意一个权利要求所述的去除废水中氨氮的装置，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，将少量微藻细胞接种至含有培养液的烧瓶中，并将该烧瓶置于光照培养箱中培养；所述培养液为3N-BBM+V；
步骤2，当微藻细胞持续生长，细胞浓度达到1×106cells/mL时，通过离心浓缩的方法收集微藻细胞；之后使用无菌蒸馏水对微藻细胞进行冲洗，经再次离心后，将微藻细胞转移至不含NaNO3的3N-BBM+V培养液中进行2天的氮饥饿处理，经过氮饥饿处理后的微藻细胞溶液被转移至微藻溶液储罐(2)中；
步骤3，在原水罐(1)中，通过隔膜泵(4)和液体流量计(6)控制原水流速，使原水进入膜接触器(3)的管程；
步骤4，微藻溶液储罐(2)中的微藻细胞溶液经蠕动泵(5)控制流量，进入膜接触器(3)的壳程；原水和微藻细胞溶液在膜接触器(3)中的流动方向一致；
原水中的氨气分子透过膜接触器(3)的膜表面微孔，经由微藻溶液出口(21)进入到微藻溶液储罐(2)中，作为微藻细胞生长所需的氮源被利用；
步骤5，经过在膜接触器(3)中进行氨交换后，原水和微藻细胞溶液分别流回原水罐(1)和微藻溶液储罐(2)。
7.如权利要求6所述的去除废水中氨氮的方法，其特征在于：步骤1所述的微藻细胞为小球藻；
所述的培养液包含的主要成分有：NaNO3，0.75g/L；CaCl2·2H2O，0.025g/L；MgSO4·7H2O，0.075g/L；K2HPO4·3H2O,0.075g/L；KH2PO4,0.175g/L；NaCl,0.025g/L；
所述的培养液还含有微量组分，包括：Na2EDTA,4.5mg/L；FeCl3·6H2O,0.582mg/L；MnCl2·4H2O,0.246mg/L；ZnCl2,0.03mg/L；CoCl2·6H2O,0.012mg/L；Na2MoO4·2H2O,0.024mg/L；VB1,1.2mg/L；VB12,0.01mg/L；
步骤1的微藻细胞培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：26μmol/m2·s。
8.如权利要求6所述的去除废水中氨氮的方法，其特征在于：步骤2的微藻细胞培养条件为：生长温度：27℃；光照时间：14h；光照强度：15μmol/m2·s；鼓气量：1L/min。
9.如权利要求6所述的去除废水中氨氮的方法，其特征在于：利用该装置去除有机废水中的氨氮时，微藻光生物反应器(26)的温度为30℃。
10.如权利要求6所述的去除废水中氨氮的方法，其特征在于：膜接触器(3)外部的LED灯Ⅱ(15)保持24小时打开，光照强度为25μmol/m2·s。
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