许多工业废水具有高氨氮、低碳氮比的显著特征，传统的硝化-反硝化工艺处理这类废水需要消耗巨大的曝气能耗和大量外购碳源。将好氧颗粒污泥与微藻光生物反应器相串联，可以构建一个从污水中回收能源和资源的共生系统。好氧颗粒污泥因其卓越的沉降性能和致密的层状结构，在一个反应器内即可同步实现有机物的高效氧化和氨氮的完全硝化。其出水中污染物浓度低，但富含硝酸盐和溶解性磷酸盐。这个水质特征，恰恰是后续微藻光生物反应器中，微藻进行光合自养生长最理想的“无机营养液”。

  本研究将好氧颗粒污泥反应器与一个浸没式平板膜微藻光生物反应器进行串联。在好氧颗粒污泥段，化学需氧量和氨氮的去除率均稳定在90%以上，氨氮被彻底氧化为硝酸盐。好氧颗粒污泥出水无需任何预处理，直接进入微藻膜光生物反应器。在微藻膜光生物反应器中，以小球藻为主的微藻，在LED光源的照射下，高效地吸收同化水中的硝酸盐和磷酸盐，进行光合自养生长。膜组件的存在，使得微藻细胞被完全截留在反应器内，实现了水力停留时间和微藻细胞停留时间的分离，从而可以在较短的水力停留时间下，维持极高的微藻生物量浓度和污染物去除速率。

  定期从微藻膜光生物反应器中排放的微藻剩余污泥，是一种富含蛋白质、油脂和叶绿素的有价生物质，可进一步加工为生物柴油、水产饲料或生物刺激素。能量平衡分析表明，该系统在回收了微藻生物质能和省去了好氧段大量曝气能耗后，整个处理过程可望实现能量的净产出。更重要的是，它将废水中宝贵的氮、磷营养盐，通过生物作用定向富集到了易于分离回收的微藻生物质中，避免了其以氮气或化学污泥的形式耗散，为构建可持续的工业水-营养物-能源循环提供了创新方案。

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