[发明专利]一种尿液资源化和能源化的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境、农业和能源领域，尤其是涉及一种尿液资源化和能源化的处理方法。

背景技术

氮(N)和磷(P)是引起湖泊、河流和近海富营养化现象的重要原因，同时也是重要的农业资源。从生活污水中去除并回收氮、磷，既可以达到保护环境的目的，又能作为资源回收利用。一般情况下，生活污水中的氮、磷浓度通常较低，直接从中回收比较困难而且也不经济，所以目前对污水中氮、磷的控制技术大都不回收利用，仅以去除处理为目的，即将氨氮通过硝化反硝化技术转化为氮气(N₂)后直接排放到大气中，而磷则通过生物除磷或化学沉淀技术转化为污泥后作为固体垃圾处理。生活污水中的氮和磷营养物质主要来源于尿液，根据瑞士环境科学和技术联邦委员会(The Swiss Federal Institute for EnvironmentalScience and Technology，EAWAG)的统计，人类尿液中氮和磷分别占生活污水中氮、磷负荷的80％和50％左右。然而，尿液的体积还不到生活污水总体积的百分之一，因此，尿液具有富含氮磷等营养物质的特点，在尿液排入下水道之前对尿液进行分离和处理，相当于从高浓缩的溶液中对提取和分离营养物质，能够显著降低成本。

专利CN102167434A公开了一种尿液处理及营养元素回收的一种化学方法，特指一种回收尿液中氮、磷的方法。首先，新鲜的尿液收集后应自然加盖贮存，根据季节及环境温度不同，约10天左右pH可上升到9，贮存过程以pH监测为准，达到9以上即可进行回收氮、磷的操作；取样检测NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度，按摩尔比n(Mg)∶n(P)∶n(N)＝1.3∶1∶1投加Na₂HPO₄和MgCl₂，控制搅拌速度为100r/min，反应时间为10min，沉淀1小时后即可分离上清液得到磷酸铵镁(MAP，又称为鸟粪石)沉淀物。根据尿液水解后所含NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度，按一定摩尔比投加磷酸盐和镁盐，通过合理控制反应条件，使得氮、磷最大限度地以MAP沉淀物的形式回收，使得氮、磷均大幅度降低，氮、磷回收率高达95％左右。虽然该方法不仅处理了尿液还回收了氮和磷，但是，该方法有如下缺点：需添加磷酸盐和镁盐，这显然需要成本；得到是携带尿液中其它成分的无机物沉淀，易沉淀意味着难于被农作物或植物利用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效率高、简单方便的尿液资源化和能源化的处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种尿液资源化和能源化的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将尿液投入接种有微藻的光生物反应器中，在该光生物反应器中微藻在阳光、空气、水和尿液的作用下快速生长，当微藻的浓度达到0.5g/L～50g/L时，将微藻从光生物反应器中分离出来，并置于沼气发酵器中，发酵3-45天，生成沼气、沼液和沼渣。

所述的尿液投入光生物反应器中的量为：在微藻稳定培养阶段添加尿液的体积分数为1/50～1/2000，在微藻驯化阶段添加尿液的体积分数根据微藻生长速度的加快逐渐增加，但最终不超过稳定培养阶段时的体积分数。

所述的光生物反应器中的微藻直接取自各类含藻水体，或者直接购买藻种。

所述的光生物反应器中的水为纯水、自来水、雨水或河水。

所述的微藻从光生物反应器中分离采用离心、过滤或絮凝中的任何一种分离手段或者其他的分离方式。

所述的微藻从光生物反应器中分离出来后采用传统的超声波法对微藻细胞进行破碎后，再进入沼气发酵器中，也可采用其他破碎方法。

所述的沼气发酵器的温度为35～40℃，pH值范围取6.8～7.5，也可以在四季的自然条件下进行，不进行温度和pH值控制，这样可以减少人工干预以及降低温度和pH值的控制成本。

所述的沼液回流至光生物反应器，作为微藻生长补充营养物质，并且自身也得到净化。

所述的沼渣用作有机肥，尿液过量时为有机无机复合肥，促进农作物或其它植物生长。

所述的沼气全部直接进入储气罐，或者通过气体分离器分离出CO₂后再输入储气罐，分离出的CO₂通入光生物反应器增加水中CO₂的浓度，促进微藻生长。