CN111689576B - 藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法，所述藻颗粒污泥制备反应器包括灯光设备和主壳体，所述主壳体包括厌氧腔室、造粒腔室及沉淀腔室，所述灯光设备装设在所述造粒腔室的外部；所述厌氧腔室的出水口与造粒腔室的进水口连通，所述造粒腔室的出水口与沉淀腔室的进水口连通，所述沉淀腔室设有回流装置；所述造粒腔室呈圆柱形，且所述造粒腔室的径高比小于1：3；所述主壳体的顶部设有加药口；所述造粒腔室的出水口装设有氨氮检测装置，且所述氨氮检测装置在检测值小于预设值时发出进行第一含氮原料添加操作的信号。本发明通过设置氨氮检测装置，智能性高，无需手动检测，可提高培养操作的方便性，降低操作强度。

Description

藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法

技术领域

本发明实施例涉及污水及废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法。

背景技术

藻类至今已被应用于废水处理领域有50多年历史，但是近些年来这项技术尤其受到重视。目前比较常用的技术有高效藻类塘、藻菌固定化技术以及藻类光生物反应器。与传统的废水处理方式相比，藻类处理技术不仅使氮磷元素得到了高效去除，还提高了藻类生物量，产生了氧气，为后续的藻类资源化利用提供了基础。

藻颗粒污泥是一种通过藻类与好氧活性污泥自凝结作用共生的颗粒状活性污泥。由于好氧活性污容易解体，因此使藻类与好氧活性污泥自凝结作用共生能够使得藻颗粒污泥的整体结构更加稳固，不易解体，保证好氧活性污泥处理废水的能力，同时配合藻类有效提高了对废水的净化处理效果。

但是，目前用于藻颗粒污泥培养的反应器的结构相对较复杂，且不够智能化，使得藻颗粒污泥的培养操作较为复杂，不利于进行藻颗粒污泥的培养，同时加大了操作人员的操作强度。

发明内容

本发明实施例针对上述现有用于藻颗粒污泥培养的反应器的结构相对较复杂、不够智能化并使得藻颗粒污泥的培养操作复杂化的问题，提供一种藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种藻颗粒污泥制备反应器，包括灯光设备、以及由透明材料构成的主壳体，所述主壳体包括用于进行高浓度氨氮废水的COD去除的厌氧腔室、用于培养并形成藻颗粒污泥的造粒腔室、以及用于沉淀高浓度氨氮废水的沉淀腔室，所述灯光设备装设在所述造粒腔室的外部；所述厌氧腔室的出水口与所述造粒腔室的进水口相连通，所述造粒腔室的出水口与所述沉淀腔室的进水口相连通，所述沉淀腔室的底部设有用于使所述沉淀腔室内的高浓度氨氮废水流动至所述造粒腔室的回流装置；所述造粒腔室的内壁呈圆柱形，且所述造粒腔室的径高比小于或等于1：3；所述主壳体的顶部设有用于向所述造粒腔室加入含氮原料、含碳原料及微藻的加药口；

所述造粒腔室的出水口装设有用于检测氨氮浓度的氨氮检测装置，且所述氨氮检测装置在检测值小于预设值时发出进行第一含氮原料添加操作的信号。

优选地，所述厌氧腔室包括进水档板和折流板，所述进水档板垂向设置，且所述进水档板的顶部位于所述厌氧腔室的顶部，所述进水档板的底部低于所述厌氧腔室的进水口和出水口的水平高度；

所述折流板倾斜设置，且所述折流板的顶部位于所述厌氧腔室的顶部，所述折流板的底部低于所述厌氧腔室的进水口和出水口的水平高度；所述折流板的底部到所述厌氧腔室的出水口所在侧壁的距离小于所述折流板的顶部到所述厌氧腔室的出水口所在侧壁的距离。

优选地，所述厌氧腔室还包括装设在所述厌氧腔室的出水口所在侧壁上的折流挡板组件，所述折流挡板组件位于所述厌氧腔室的出水口下方，且所述折流挡板组件的自由端向下倾斜；所述折流挡板组件不与所述折流板接触，且所述折流挡板组件遮盖所述折流板的底部与所述厌氧腔室的进水口所在侧壁之间的间隙；

所述厌氧腔室、造粒腔室及沉淀腔室的进水口的水平高度分别高于或持平于出水口的水平高度，且所述厌氧腔室的出水口的水平高度高于或持平于所述造粒腔室的进水口的水平高度，所述造粒腔室的出水口的水平高度高于或持平于所述沉淀腔室的进水口的水平高度；

所述厌氧腔室的出水口和造粒腔室的出水口分别设有溢流板，且所述溢流板分别呈L型。

优选地，所述藻颗粒污泥制备反应器还包括曝气装置和DO在线监测装置，其中所述DO在线监测装置包括检测头，所述检测头装设在所述主壳体的顶部并延伸到所述造粒腔室内；

所述曝气装置装设在所述造粒腔室内的底部，且所述曝气装置根据所述DO在线监测装置的检测值驱动曝气。

优选地，所述检测头插入到所述造粒腔室内的端部低于所述造粒腔室的出水口的水平高度；

所述曝气装置包括曝气器和鼓风机，所述曝气器装配在所述造粒腔室内的底部，且所述鼓风机通过管道与所述曝气器相连通。

优选地，所述鼓风机包括机壳、以及装设在所述机壳内的鼓风组件和智能控制系统，所述智能控制系统包括控制板、以及与所述控制板电性连接的直流电源；所述控制板包括用于向所述鼓风组件供电的供电电路、以及用于通断所述供电电路的驱动电路，所述驱动电路包括计时器，所述计时器在所述供电电路供电所述鼓风组件时启动计时，且所述驱动电路在所述计时器达到第一预设时间时使所述供电电路停止向所述鼓风组件供电；

所述计时器在所述供电电路停止向所述鼓风组件供电时启动计时，且所述驱动电路在所述计时器达到第二预设时间时使所述供电电路向所述鼓风组件供电。

优选地，所述厌氧腔室的入口装设有用于控制所述高浓度氨氮废水进入所述厌氧腔室内的流动速度的第一水泵；

所述回流装置包括第二水泵，且所述第二水泵的入口通过水管连通所述沉淀腔室的底部、出口通过水管连通所述造粒腔室的底部；

所述沉淀腔室的底部设有导流板，所述导流板倾斜设置；所述导流板的顶部固定连接到所述沉淀腔室的侧壁，所述导流板的底部与所述回流装置的入口的外周相接或相贴近，且所述导流板与水平面之间的夹角大于30°。

本发明实施例还提供一种使用如上任一项所述的反应器来培养藻颗粒污泥的方法，包括以下步骤：

a：使高浓度氨氮废水进入厌氧腔室，并使所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层进入造粒腔室，通过所述加药口向所述造粒腔室加入好氧活性污泥和第一含氮原料，驯化亚硝化菌群；

b：通过所述加药口向所述造粒腔室加入第一含碳原料和第二含氮原料，驯化反硝化菌群，再使所述造粒腔室的高浓度氨氮废水进入沉淀腔室，并通过回流装置按预设比例将所述沉淀腔室内的高浓度氨氮废水回流至所述造粒腔室内；

c：通过所述加药口向所述造粒腔室加入微藻，并通过所述灯光设备照射所述造粒腔室，同时按预设周期添加第二含碳原料和第三含氮原料，使微藻和亚硝化菌群聚集粘附在反硝化菌群上；

d：直至所述氨氮检测装置发出信号，向所述造粒腔室添加第一含氮原料，完成藻颗粒污泥的培养。

优选地，所述步骤a中的高浓度氨氮废水的氨氮浓度大于500mg/L；

所述步骤b中包括，在所述造粒腔室添加第一含碳原料和第二含氮原料之前向所述厌氧腔室加入新的高浓度氨氮废水，并使所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层重新进入所述造粒腔室，同步调整所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层进入所述造粒腔室的流动速度。

优选地，所述造粒腔室内的底部装设有曝气装置，且在所述步骤a中，所述高浓度氨氮废水进入所述造粒腔室时，所述曝气装置启动曝气；

所述步骤d中还包括：在所述造粒腔室添加第一含氮原料之后，调整所述曝气装置的曝气周期，使所述曝气装置每启动曝气1min之后，停止曝气10min；并在所述曝气装置启动曝气时，使所述造粒腔室内的高浓度氨氮废水的溶解氧浓度保持在0.4-0.6mg/L；

所述步骤a至b中，所述造粒腔室内的水力停留时间为24h；所述步骤c之后包括，调整所述造粒腔室内的水力停留时间为18h。

本发明实施例的藻颗粒污泥制备反应器及培养藻颗粒污泥的方法具有以下有益效果：通过设置主壳体，并在主壳体形成厌氧腔室、造粒腔室和沉淀腔室，这样可以有效简化反应器的整体结构，使得结构简单化，方便移动及安装收纳操作；由于主壳体由透明材料构成，不仅便于观察厌氧腔室、造粒腔室和沉淀腔室内的操作情况，提高了操作的可控制性，还有利于灯光设备的安装，同时保证灯光设备能够稳定的照射到造粒腔室内，为微藻提供光照；并且，将造粒腔室的径高比以小于或等于1:3的方式设置，并将加药口设于主壳体的顶部，这样可使造粒腔室具有较大的高度尺寸，使得由加药口进入造粒腔室的微藻能够与造粒腔室内高浓度氨氮废水具有较长时间的接触，避免较快的沉积到造粒腔室的底部，这样有利于藻颗粒污泥的颗粒化培养，加速藻颗粒污泥的形成；由于造粒腔室的出水口装设有用于检测氨氮浓度的氨氮检测装置，因此操作人员能够根据氨氮检测装置发出的信号进行第一含氮原料的添加操作，智能性高，有利于进行藻颗粒污泥的培养，有效防止误操作或错过物料添加时间，由此可使得藻颗粒污泥的培养操作的可控性更高，并且还可实时获取造粒腔室的出水口处高浓度氨氮废水的氨氮浓度，无需手动检测，从而提高了藻颗粒污泥的培养操作的方便性，降低了操作人员的操作强度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的藻颗粒污泥制备反应器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例提供的藻颗粒污泥制备反应器的结构示意图，该藻颗粒污泥制备反应器可应用于污水或废水处理技术领域，特别是在具高浓度氨氮废水的污水或废水的处理中。

本实施例中的藻颗粒污泥制备反应器包括灯光设备1(例如LED灯)、以及由透明材料(例如有机玻璃)构成的主壳体2。主壳体2包括由垂直隔板分隔形成厌氧腔室21、造粒腔室22和沉淀腔室23，其中厌氧腔室21主要用于进行高浓度氨氮废水的COD去除，即在藻颗粒污泥培养操作时，先将高浓度氨氮废水加入厌氧腔室21，静置一定时间实现COD的去除。当然，在实际培养操作中，可在厌氧腔室21内加入厌氧活性污泥，以加速高浓度氨氮废水的COD去除。

上述造粒腔室22主要用于培养及形成藻颗粒污泥，而沉淀腔室23主要用于沉淀由造粒腔室22内流出的高浓度氨氮废水，有效防止微生物及原料流失，实现再利用，同时能够使高浓度氨氮废水循环流动，以改变藻颗粒污泥及高浓度氨氮废水的流动状态，强化藻颗粒污泥的结构。上述主壳体2具体可通过注塑工艺一体加工成型，加工方便快捷，且能够降低制造成本。

由于主壳体2由透明材料构成，因此为便于灯光设备1的安装维护，优选将灯光设备1均匀装设在造粒腔室22的外部。并且，厌氧腔室21的出水口212与造粒腔室22的进水口相连通，造粒腔室22的出水口221与沉淀腔室23的进水口相连通。在实际应用中，优选使厌氧腔室21的进水口211的水平高度高于其出水口212的水平高度，使造粒腔室22的进水口的水平高度高于其出水口221的水平高度，以及使沉淀腔室23的进水口的水平高度高于其出水口231的高度，这样可以有效防止厌氧腔室21、造粒腔室22及沉淀腔室23中的高浓度氨氮废水经对应的进水口倒灌回流，保证结构设计的合理性。

当然，为简化上述藻颗粒污泥制备反应器的结构，上述厌氧腔室21的出水口212的水平高度应以高于或持平于造粒腔室22的进水口的水平高度的方式设置，造粒腔室22的出水口221的水平高度应以高于或持平于沉淀腔室23的进水口的水平高度的方式设置，这样在藻颗粒污泥的培养操作时，厌氧腔室21内的高浓度氨氮废水能够通过溢流的方式稳定可靠的依次流经造粒腔室22和沉淀腔室23，无需在造粒腔室22的进水口和沉淀腔室23的进水口设置驱动源(即水泵设备)或用于防倒灌回流的装置，有效降低成本。

上述沉淀腔室23的底部设有用于使沉淀腔室23内的高浓度氨氮废水流动至造粒腔室22的回流装置232，即在藻颗粒污泥培养操作时，回流装置232可以将沉淀于沉淀腔室23内的底部的部分藻颗粒污泥及高浓度氨氮废水驱动回流至造粒腔室22，实现循环再利用，同时改变藻颗粒污泥的流动状态，强化颗粒污泥的结构。

上述主壳体2的顶部设有连通造粒腔室22的加药口222，培养操作时可通过加药口222向造粒腔室22内添加物料(具体包括好氧活性污泥、含氮原料、含碳原料及微藻等等)。

进一步地，造粒腔室22的内壁呈圆柱形，且造粒腔室22的径高比小于或者等于1：3，即造粒腔室22具有至少三倍于直径尺寸的高度尺寸，这样在藻颗粒污泥的培养操作时，可使得由加药口222进入造粒腔室22的微藻与造粒腔室22内的高浓度氨氮废水具有较长时间的接触，即是使微藻与处于高浓度氨氮废水中的好氧活性污泥(亚硝化菌群和反硝化菌群)能够充分接触凝结，避免微藻较快的沉积到造粒腔室22的底部，这样有利藻颗粒污泥的颗粒化培养，加速藻颗粒污泥的形成。当然，造粒腔室22的形状及其径高比的大小具体可根据实际情况确定。

特别地，造粒腔室22的出水口221装设有用于检测氨氮浓度的氨氮检测装置223，且该氨氮检测装置223在检测值小于预设值时发出进行第一含氮原料添加操作的信号。在实际应用中，氨氮检测装置223发出的信号具体可为声音信号和/或为可视性信号，便于操作人员直观获取信息。

上述藻颗粒污泥制备反应器通过设置主壳体2，并在主壳体2形成厌氧腔室21、造粒腔室22和沉淀腔室23，这样可以有效简化反应器的整体结构，使得结构简单化，方便移动及安装收纳操作。

并且，由于造粒腔室22的出水口221装设有用于检测氨氮浓度的氨氮检测装置223，因此操作人员能够根据氨氮检测装置223发出的信号进行第一含氮原料的添加操作，智能性高，有效防止误操作或错过物料添加时间，由此可使得藻颗粒污泥的培养操作的可控性更高，并且还可实时获取造粒腔室22的出水口221处高浓度氨氮废水的氨氮浓度，无需手动检测，从而提高了藻颗粒污泥的培养操作的方便性，降低了操作人员的操作强度。

在本发明的一个实施例中，厌氧腔室21包括进水档板213和折流板214，其中进水档板213垂向设置，且进水档板213的顶部位于厌氧腔室21的顶部，进水档板213的底部低于厌氧腔室21的进水口211和出水口212的水平高度，以保证进水挡板213能够可靠的隔挡在厌氧腔室21的进水口211的前方，调整经厌氧腔室21的进水口211进入的高浓度氨氮废水的流动状态。优选地，进水挡板213的两侧分别连接厌氧腔室21的两个侧壁，从而使得高浓度氨氮废水均以向下流动的方式进入厌氧腔室21。

另外，折流板214倾斜设置，且折流板214的顶部位于厌氧腔室21的顶部，折流板214的底部低于厌氧腔室21的进水口211和出水口212的水平高度，以确保折流板214能够可靠的调整厌氧腔室21内的高浓度氨氮废水的流动状态，进而加速高浓度氨氮废水的COD去除。

并且，折流板214的底部到厌氧腔室21的出水口212所在侧壁的距离小于折流板214的顶部到厌氧腔室21的出水口212所在侧壁的距离，即折流板214以自由端朝向厌氧腔室21的出水口212所在方向倾斜的方式设置。上述折流板214的两侧同样可分别连接到厌氧腔室21的两个侧壁上，这样可在折流板214与厌氧腔室21的出水口212所在侧壁之间形成用于净化过滤的沉淀滤腔，使得高浓度氨氮废水需通过该沉淀滤腔才可进入造粒腔室22，以提高对高浓度氨氮废水的COD去除效果，同时有利于控制高浓度氨氮废水进入造粒腔室22的流动速度，以保证藻颗粒污泥培养的可操作性。

进一步地，厌氧腔室21还包括装设在厌氧腔室21的出水口212所在侧壁上的折流挡板组件215，折流挡板组件215位于厌氧腔室21的出水口212下方，且折流挡板组件215的自由端向下倾斜。并且，折流挡板组件215不与折流板214接触，且折流挡板组件215遮盖折流板214的底部与厌氧腔室21的进水口211所在侧壁之间的间隙，即折流挡板组件215隔挡在沉淀滤腔的开口处。由于折流挡板组件215的自由端向下倾斜，因此可由折流挡板组件215过滤进入沉淀滤腔的高浓度氨氮废水，并对沉淀滤腔内的沉积物进行导向，以导引出沉淀滤腔，提高沉淀效果。

在实际应用中，还可在厌氧腔室21的出水口212设置溢流板216，在造粒腔室22的出水口221设置溢流板224，并使溢流板216、224分别呈L型。这样设于厌氧腔室21的出水口212的溢流板216可进一步过滤进入造粒腔室22内的高浓度氨氮废水，而设于造粒腔室22的出水口221的溢流板224可有效防止造粒腔室22内的藻颗粒污泥较容易的随高浓度氨氮废水流入沉淀腔室23，避免藻颗粒污泥流失。

在本发明的另一实施例中，藻颗粒污泥制备反应器还包括曝气装置24和DO在线监测装置25，其中DO在线监测装置25包括检测头251，且检测头251装设在主壳体2的顶部并延伸到造粒腔室22内。

进一步地，曝气装置24装设在造粒腔室22内的底部，且曝气装置24根据DO在线监测装置25的检测值驱动曝气，以实现高智能化操作，同时调整造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的溶氧量，以及调整高浓度氨氮废水中藻颗粒污泥的流动状态，以强化藻颗粒污泥的结构。

为保证DO在线监测装置25的检测可靠性，DO在线监测装置25的检测头251插入到造粒腔室22内的端部应以低于造粒腔室22的出水口221的水平高度的方式安装设置。当然，在实际应用中，上述藻颗粒污泥制备反应器也可通过其他方式实现对造粒腔室22内的曝气操作。

具体地，上述曝气装置24包括曝气器和鼓风机，曝气器24装配在造粒腔室22内的底部，且鼓风机通过管道与曝气器相连通。并且，曝气装置24的鼓风机包括机壳、以及装设在机壳内的鼓风组件和智能控制系统，其中鼓风组件在通电状态下运行鼓风，实现曝气操作。

特别地，上述智能控制系统包括控制板、以及与控制板电性连接的直流电源。控制板包括用于向鼓风组件供电的供电电路、以及用于通断供电电路的驱动电路，且驱动电路包括计时器。

启动曝气装置24时，计时器在供电电路供电鼓风组件时启动计时，且驱动电路在计时器达到第一预设时间时使供电电路停止向鼓风组件供电。接着，计时器在供电电路停止向鼓风组件供电时启动计时，且所述驱动电路在所述计时器达到第二预设时间时使所述供电电路向所述鼓风组件供电。由此，上述曝气装置24可通过智能控制系统实现按预设周期曝气(即间接曝气)，智能性高，且能够控制曝气的方式，可控制性强，提高了藻颗粒污泥培养的可行性。在实际应用中，第一预设时间和第二预设时间具体可根据实际情况调整。

在本发明的又一实施例中，厌氧腔室21的入口装设有用于控制高浓度氨氮废水进入厌氧腔室21内的流动速度的第一水泵，以提高对高浓度氨氮废水的流动速度的可控制性，同时还可实现对造粒腔室22内的水力停留时间的调整，使藻颗粒污泥的培养操作更加可控。

上述回流装置232包括第二水泵，且第二水泵的入口通过水管连通沉淀腔室23的底部、出口通过水管连通造粒腔室22的底部。由此，可通过驱动第二水泵，使得沉淀腔室23的底部的部分藻颗粒污泥及高浓度氨氮废水回流至造粒腔室22，实现高浓度氨氮废水的循环流动。

特别地，沉淀腔室23的底部设有导流板233，且该导流板233倾斜设置。具体地，导流板233的顶部固定连接到沉淀腔室23的侧壁，导流板233的底部与回流装置232的入口的外周相接或相贴近，从而可通过导流板233将沉积在沉淀腔室23的底部的藻颗粒污泥驱动导流至回流装置232的入口处，避免沉积在沉淀腔室23的底部的藻颗粒污泥因距离回流装置232的入口较远，而无法经回流装置232回流至造粒腔室22，造成流失。

为提高导流板233对藻颗粒污泥的导引效果，导流板233与水平面之间的夹角优选大于30°。当然，在实际应用中，还可在造粒腔室22和沉淀腔室23内设置折流板构件，以调整造粒腔室22和沉淀腔室23内高浓度氨氮废水及藻颗粒污泥的流动状态。

本发明还提供一种使用如上任一项所述的反应器来培养藻颗粒污泥同步处理高浓度氨氮废水的方法，包括以下步骤：

S10：通过第一水泵驱动使高浓度氨氮废水由进水口211进入厌氧腔室21，然后使厌氧腔室21内的高浓度氨氮废水的上层由厌氧腔室21的出水口212进入造粒腔室22，接着通过加药口222向造粒腔室22加入好氧活性污泥和第一含氮原料，驯化好氧活性污泥中的亚硝化菌群。

在本发明的实施例中，上述好氧活性污泥具体为絮状的好氧活性污泥，可在降低运行成本的同时同步处理高浓度氨氮废水。当然，在实际应用中，也可直接加入好氧颗粒污泥，具体可根据实际情况确定。

上述高浓度氨氮废水具体为猪场沼液废水、或厌氧消化过程中所产生的消化污泥脱水液(包含污泥浓缩池上清液和污泥消化池上清液)，此类废水的氨氮浓度高，从而能够为微生物提供丰富的用于生长的营养物，以保证藻颗粒污泥的可靠生长及形成，同时净化处理高浓度氨氮废水。然而，由于高浓度氨氮废水的碳氮比低、氨氮负荷高，通常无法直接进入城市污水处理厂，因此通过本实施例提供的方法还可有效解决高浓度氨氮废水的排放问题。

步骤S10中通过先使高浓度氨氮废水进入厌氧腔室21，可对高浓度氨氮废水进行COD去除。此外，上述第一含氮原料具体包括氮浓度为400-800mg/L的氯化铵，这样可以有效提高了好氧活性污泥中的亚硝化菌生长所需营养物的含量，以保证好氧活性污泥中的亚硝化菌的活性，增强好氧活性污泥的亚硝化能力。并且，优选在加入好氧活性污泥之后，调整造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的pH值为7.5-8.5，温度为25-32℃，这样能够为好氧活性污泥中的亚硝化菌提供有利的生长环境，避免抑制亚硝化菌的活性，同时加速好氧活性污泥中的亚硝化菌的生长速度，然后通过聚集附着在一起形成颗粒结构的亚硝化菌群，有利于藻颗粒污泥的形成。

S20：通过加药口222向造粒腔室22加入第一含碳原料和第二含氮原料，以驯化反硝化菌群；然后再驱动第一水泵使造粒腔室22的高浓度氨氮废水进入沉淀腔室23，并通过回流装置232按预设比例将沉淀腔室23内的高浓度氨氮废水回流至造粒腔室22内，以改变造粒腔室22内高浓度氨氮废水的流动状态。在实际应用中，沉淀腔室23通过回流装置232回流的比例优选为1:1。

上述第一含碳原料具体包括浓度为400-800mg/L的小分子混合碳源，而第二含氮原料具体包括氮浓度为200-400mg/L的亚硝酸钾，这样既调整了造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的碳氮比，又为好氧活性污泥中的反硝化菌群提供了生长所需的营养物，保证了反硝化菌的活性，同时增强了好氧活性污泥的反硝化能力，由此配合亚硝化菌群，可在高浓度氨氮废水中进行高效的消化反硝化反应，以高效去除高浓度氨氮废水中的氨氮，提高废水处理效果。

优选地，在加入第一含碳原料和第二含氮原料之后调整造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的pH值为7.5-8.0，温度为25-30℃，然后再启动曝气装置24，由曝气装置24向造粒腔室22内的高浓度氨氮废水曝气，使高浓度氨氮废水的溶解氧浓度为0.3-0.6mg/L，由此能够为好氧活性污泥中的亚硝化菌提供有利的生长环境，避免抑制反硝化菌的活性，同时加速好氧活性污泥中的反硝化菌的生长速度，以聚集粘附在一起形成颗粒结构的反硝化菌群，不仅进一步增强了好氧活性污泥的反硝化能力，还避免了反硝化菌的流失，有利于藻颗粒污泥的形成。

S30：通过加药口222向造粒腔室22加入微藻，并通过灯光设备1照射造粒腔室22，同时按预设周期添加第二含碳原料和第三含氮原料，使微藻和亚硝化菌群聚集粘附在反硝化菌群上。上述微藻具体可为OD680浓度范围为25g/L的斜生栅藻。在实际应用中，添加第二含碳原料和第三含氮原料的预设周期具体可根据实际情况调整。

上述灯光设备1的光照强度优选为5000-10000lx，光暗比为0.5-2，这样能够保证微藻的光合作用的稳定进行，从而加速藻颗粒污泥的颗粒化培养，同时提高藻颗粒污泥的脱氮除磷能力。

上述第二含碳原料具体包括小分子混合碳源，而第三含氮原料具体包括氯化铵，以调整造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的碳氮比，为微藻、亚硝化菌群及反硝化菌群提供生长所需营养物，以具较高活性，加速藻颗粒污泥的颗粒化培养。

并且，在向造粒腔室22的高浓度氨氮废水添加第二含碳原料和第三含氮原料之后，优选调整造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的pH值为7.0-8.0，温度为25-30℃，并通过曝气装置24曝气，使造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的溶解氧浓度为0.4-0.8mg/L，这样有利于为微藻、亚硝化菌群及反硝化菌群提供有利的生长环境，防止受环境因素影响抑制微藻、亚硝化菌群及反硝化菌群的活性，保证藻颗粒污泥的稳定生长。

在实际应用中，上述造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的温度具体可通过增设加热装置来进行控制，而高浓度氨氮废水的pH值具体可通过添加碳酸氢钾实现调整。

S40：直至氨氮检测装置223发出操作信号，向造粒腔室22添加第一含氮原料，完成藻颗粒污泥的培养。

在本发明的实施例中，氨氮检测装置223的预设值具体为加入到厌氧腔室21的高浓度氨氮废水的氨氮浓度的十分之三，该设置可有效加速藻颗粒污泥的生长。当然，在实际应用中，氨氮检测装置223的预设值具体可根据实际情况调整。

上述方法通过加入微藻，使微藻生长并与亚硝化菌群及反硝化菌群聚集附着在一起，以形成藻颗粒污泥，这样既解决了微藻容易流失的问题，又能够加固好氧活性污泥中的颗粒结构，防止受高浓度氨氮废水的高氨氮负荷的影响而解体(即是增强了藻颗粒污泥的结构强度，不易解体，保证了对高浓度氨氮废水的硝化反硝化能力)，有效加速了藻颗粒污泥的生长速度，提高了对高浓度氨氮废水的处理效果，进而还可大大降低运行成本，同时缩短处理周期，具有较高的实用性。

为保证藻颗粒污泥的可靠生长及形成，步骤S10中的高浓度氨氮废水的氨氮浓度优选大于500mg/L。

上述步骤S20中还包括在向造粒腔室22内的高浓度氨氮废水加入第一含碳原料和第二含氮原料之前，向造粒腔室22注入新的高浓度氨氮废水(即是使厌氧腔室21内的高浓度氨氮废水重新进入造粒腔室22内)，并调整高浓度氨氮废水进入造粒腔室22内的流动速度，以控制造粒腔室22内的水力停留时间，避免好氧活性污泥流失，并且向造粒腔室22注入新的高浓度氨氮废水能为反硝化菌提高充足营养物，以降低运行成本。

特别地，在步骤S10中，高浓度氨氮废水进入造粒腔室22时，曝气装置24启动曝气。

进一步地，步骤S40中还包括：在造粒腔室22添加第一含氮原料之后，调整曝气装置24的曝气周期，使曝气装置24每启动曝气1min之后，停止曝气10min，即是将曝气装置24的第一预设时间设定为1min、第二预设时间设定为10min。这样有利于控制造粒腔室22内高浓度氨氮废水的溶氧量，同时调整好氧污泥颗粒的流动状态，以加快好氧颗粒污泥的颗粒化进程。

在实际应用中，优选在曝气装置24启动曝气时，使造粒腔室22内的高浓度氨氮废水的溶解氧浓度保持在0.4-0.6mg/L，保证亚硝化菌(亚硝化菌为好氧微生物)的活性，促使亚硝化菌群聚集粘附在反硝化菌群上，加速藻颗粒污泥的生长。

为防止好氧活性污泥流失，在步骤S10至S20中，造粒腔室22内的水力停留时间为24h。此外，在步骤S30之后包括，调整造粒腔室22内的水力停留时间为18h，以加速调节好氧活性污泥中颗粒结构的流动状态，进而改变颗粒状的好氧活性污泥的菌落结构，以强化好氧颗粒污泥的颗粒结构强度，使好氧颗粒污泥具较高的抗解体能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，包括灯光设备、以及由透明材料构成的主壳体，所述主壳体包括用于进行高浓度氨氮废水的COD去除的厌氧腔室、用于依次进行亚硝化菌群驯化、反硝化菌群驯化以及培养微藻并形成藻颗粒污泥的造粒腔室、以及用于沉淀高浓度氨氮废水的沉淀腔室，所述灯光设备装设在所述造粒腔室的外部；所述厌氧腔室的出水口与所述造粒腔室的进水口相连通，所述造粒腔室的出水口与所述沉淀腔室的进水口相连通，所述沉淀腔室的底部设有用于使所述沉淀腔室内的高浓度氨氮废水流动至所述造粒腔室的回流装置；所述造粒腔室的内壁呈圆柱形，且所述造粒腔室的径高比小于或等于1：3；所述主壳体的顶部设有用于向所述造粒腔室加入含氮原料、含碳原料及微藻的加药口；

所述造粒腔室的出水口装设有用于检测氨氮浓度的氨氮检测装置，且所述氨氮检测装置在检测值小于预设值时发出进行第一含氮原料添加操作的信号。

2.根据权利要求1所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述厌氧腔室包括进水档板和折流板，所述进水档板垂向设置，且所述进水档板的顶部位于所述厌氧腔室的顶部，所述进水档板的底部低于所述厌氧腔室的进水口和出水口的水平高度；

所述折流板倾斜设置，且所述折流板的顶部位于所述厌氧腔室的顶部，所述折流板的底部低于所述厌氧腔室的进水口和出水口的水平高度；所述折流板的底部到所述厌氧腔室的出水口所在侧壁的距离小于所述折流板的顶部到所述厌氧腔室的出水口所在侧壁的距离。

3.根据权利要求2所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述厌氧腔室还包括装设在所述厌氧腔室的出水口所在侧壁上的折流挡板组件，所述折流挡板组件位于所述厌氧腔室的出水口下方，且所述折流挡板组件的自由端向下倾斜；所述折流挡板组件不与所述折流板接触，且所述折流挡板组件遮盖所述折流板的底部与所述厌氧腔室的进水口所在侧壁之间的间隙；

所述厌氧腔室、造粒腔室及沉淀腔室的进水口的水平高度分别高于或持平于出水口的水平高度，且所述厌氧腔室的出水口的水平高度高于或持平于所述造粒腔室的进水口的水平高度，所述造粒腔室的出水口的水平高度高于或持平于所述沉淀腔室的进水口的水平高度；

所述厌氧腔室的出水口和造粒腔室的出水口分别设有溢流板，且所述溢流板分别呈L型。

4.根据权利要求1所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述藻颗粒污泥制备反应器还包括曝气装置和DO在线监测装置，其中所述DO在线监测装置包括检测头，所述检测头装设在所述主壳体的顶部并延伸到所述造粒腔室内；

所述曝气装置装设在所述造粒腔室内的底部，且所述曝气装置根据所述DO在线监测装置的检测值驱动曝气。

5.根据权利要求4所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述检测头插入到所述造粒腔室内的端部低于所述造粒腔室的出水口的水平高度；

所述曝气装置包括曝气器和鼓风机，所述曝气器装配在所述造粒腔室内的底部，且所述鼓风机通过管道与所述曝气器相连通。

6.根据权利要求5所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述鼓风机包括机壳、以及装设在所述机壳内的鼓风组件和智能控制系统，所述智能控制系统包括控制板、以及与所述控制板电性连接的直流电源；所述控制板包括用于向所述鼓风组件供电的供电电路、以及用于通断所述供电电路的驱动电路，所述驱动电路包括计时器，所述计时器在所述供电电路供电所述鼓风组件时启动计时，且所述驱动电路在所述计时器达到第一预设时间时使所述供电电路停止向所述鼓风组件供电；

所述计时器在所述供电电路停止向所述鼓风组件供电时启动计时，且所述驱动电路在所述计时器达到第二预设时间时使所述供电电路向所述鼓风组件供电。

7.根据权利要求2所述的藻颗粒污泥制备反应器，其特征在于，所述厌氧腔室的入口装设有用于控制所述高浓度氨氮废水进入所述厌氧腔室内的流动速度的第一水泵；

所述回流装置包括第二水泵，且所述第二水泵的入口通过水管连通所述沉淀腔室的底部、出口通过水管连通所述造粒腔室的底部；

所述沉淀腔室的底部设有导流板，所述导流板倾斜设置；所述导流板的顶部固定连接到所述沉淀腔室的侧壁，所述导流板的底部与所述回流装置的入口的外周相接或相贴近，且所述导流板与水平面之间的夹角大于30°。

8.一种使用如权利要求1-7中任一项所述的反应器来培养藻颗粒污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：使高浓度氨氮废水进入厌氧腔室，并使所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层进入造粒腔室，通过所述加药口向所述造粒腔室加入好氧活性污泥和第一含氮原料，驯化亚硝化菌群；

b：通过所述加药口向所述造粒腔室加入第一含碳原料和第二含氮原料，驯化反硝化菌群，再使所述造粒腔室的高浓度氨氮废水进入沉淀腔室，并通过回流装置按预设比例将所述沉淀腔室内的高浓度氨氮废水回流至所述造粒腔室内；

c：通过所述加药口向所述造粒腔室加入微藻，并通过所述灯光设备照射所述造粒腔室，同时按预设周期添加第二含碳原料和第三含氮原料，使微藻和亚硝化菌群聚集粘附在反硝化菌群上；

d：直至所述氨氮检测装置发出信号，向所述造粒腔室添加第一含氮原料，完成藻颗粒污泥的培养。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的高浓度氨氮废水的氨氮浓度大于500mg/L；

所述步骤b中包括，在所述造粒腔室添加第一含碳原料和第二含氮原料之前向所述厌氧腔室加入新的高浓度氨氮废水，并使所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层重新进入所述造粒腔室，同步调整所述厌氧腔室内的高浓度氨氮废水的上层进入所述造粒腔室的流动速度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述造粒腔室内的底部装设有曝气装置，且在所述步骤a中，所述高浓度氨氮废水进入所述造粒腔室时，所述曝气装置启动曝气；

所述步骤d中还包括：在所述造粒腔室添加第一含氮原料之后，调整所述曝气装置的曝气周期，使所述曝气装置每启动曝气1min之后，停止曝气10min；并在所述曝气装置启动曝气时，使所述造粒腔室内的高浓度氨氮废水的溶解氧浓度保持在0.4-0.6mg/L；

所述步骤a至b中，所述造粒腔室内的水力停留时间为24h；所述步骤c之后包括，调整所述造粒腔室内的水力停留时间为18h。

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