[发明专利]一种用于尿液原位资源回收的反应器、系统及方法

权利要求书

1.一种用于尿液原位资源回收的方法，利用一种用于尿液原位资源回收的系统原位回收尿液中的氮磷钾资源，所述系统包括依次用管道连接的尿液收集洁具、过滤装置和反应器，在尿液收集洁具和过滤装置之间设有溢流阀门和溢流管道，在过滤装置入口和出口分别设有过滤入口阀门、过滤出口阀门，反应器至少有两个，进行串联组合，相邻反应器底部依次使用带阀门的管道连接、顶部间隔使用带阀门的管道连接，最首端反应器出水端和最末端反应器进水端设有首末反应器控制阀门，中间反应器顶部之间设有顶部控制阀门、底部之间设有底部控制阀门，最末端反应器须为尿液流动上升段，且其顶部设有出口阀门、底部设有排水阀门；所述反应器包括反应器主体，反应器主体上下两端分别是进水端或出水端，进水端接入尿液，出水端排出回收氮磷钾后的残余尿液；反应器主体内填充具有吸附氮磷钾资源能力的填料，填料与反应器主体可拆分；反应器主体与进水端和出水端之间设置带管压板，反应器主体与带管压板利用法兰连接，并且在反应器主体与带管压板中间设置滤板；其特征在于，包括以下工作状态：

（1）通水原位回收尿液中的氮磷钾资源：关闭溢流阀门；开启过滤入口阀门、过滤出口阀门、首末反应器控制阀门、顶部控制阀门和出口阀门，关闭底部控制阀门和排水阀门；初始通过进水端注入腐熟的尿液，待反应器注满腐熟的尿液后，浸没填料实现填料表面生物膜挂膜；之后排放的尿液正常排入过滤装置并依次流经各个反应器，填料上的生物膜实现尿液中尿素的原位水解，水解后尿液由弱酸性或中性转为碱性，尿液中氮磷钾资源被吸附回收，残余尿液通过出口阀门排出；

（2）在安装或者拆卸反应器时，通过溢流的方式将尿液不经过反应器直接排出：开启溢流阀门；关闭过滤入口阀门；尿液收集洁具中的尿液经过溢流管道直接排出；

（3）拆卸反应器时，排空反应器中的尿液：开启溢流阀门，关闭过滤入口阀门，开启过滤出口阀门，开启首末反应器控制阀门、顶部控制阀门、底部控制阀门、出口阀门和排水阀门，各个反应器中的尿液通过排水阀门排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤板为直径0.2~0.4mm的纤维网。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填料为生物炭和氧化镁负载生物炭，且生物炭填充在前、氧化镁负载生物炭填充在后，生物炭和氧化镁负载生物炭填充量根据尿液性质、生物炭性质和反应器更换周期确定，填充量计算公式如下：

式中，B为生物炭填充量，单位为kg；α为反应器更换周期时间，单位为d；R为每天的尿液收集洁具使用人次，单位为人次/d；β为生物炭对氨氮的吸附容量，单位为mg/g，无实际测量值时取4mg/g；

式中，M为氧化镁负载生物炭填充量，单位为kg；α为反应器更换周期时间，单位为d；R为每天的尿液收集洁具使用人次，单位为人次/d；γ为氧化镁负载生物炭中镁元素含量，单位为%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，尿液收集洁具为小便器、粪尿分离式坐便器或粪尿分离式蹲便器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤装置设有三种孔径的筛板，从进水到出水按照孔径从大到小排列，筛板孔径分别为4~6mm、0.8~1.2mm、0.4~0.6mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，填料挂膜所用腐熟的尿液中尿素水解80%以上，填料浸没时间为5天以上。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应器中生物炭填料表面生物膜厚度为0.1mm以上。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，回收氮磷钾后的生物炭以及氧化镁负载生物炭作为炭基肥料使用。