[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

说明书

一种用于尿液原位资源回收的反应器、系统及方法，属于尿液回收技术领域。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；反应器主体内填充吸附氮磷钾资源的填料，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，反应器主体与带管压板中间设置滤板。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，通过控制阀门开闭实现反应器通水或排空，以便利用填料回收氮磷或者回收填料。本发明结构简单、无动力、可拆分，从源头高效回收尿液中的大部分氮磷和部分钾，实现资源有效利用并减轻城市污水处理负荷。

技术领域

本发明属于尿液回收技术领域，涉及一种用于尿液原位资源回收的反应器、系统及方法。

背景技术

市政污水中80％的N、50％的P和55％的K来源于尿液。污水与尿液混合收集显著增加污水处理厂处理负荷。迄今为止，从废水中去除氮磷已经耗费颇多，但仍造成了不平衡的水-能源-营养关系。尿液中N、P、K等元素含量高，尿液可看作是氮磷钾的浓缩液，若未经有效处理将是造成水体富营养化的主要污染源。水体发生富营养化，水的透明度下降，水生生物如鱼虾等大批量死亡，极大地破坏水环境生态平衡，加速了水体沼泽化和陆地化进程；水体中存在的亚硝酸盐易与仲胺类物质结合产生亚硝胺类物质，亚硝胺类物质具有致癌性，严重威胁人类的身体健康；城市供水的进水来源是江河湖泊，进水中挟带的藻类和微生物极易引起水处理设施的阻塞，进而干扰自来水厂的健康运转。尿液源分离概念近年来逐渐得到关注，相比于从市政污水中回收氮磷钾资源，从源分离尿液中的回收率更高，且降低水体富营养化的风险。从源分离尿液中回收氮磷钾资源比从市政污水中进行资源回收的回收率高，且降低水体富营养化的风险。因此需要在源头将尿液单独收集、输送、处置、利用，不再将其与其他污水混合。迫切需要一种能够原位回收尿液中的氮磷钾的反应器、系统及方法，简单高效地回收氮磷钾资源，降低水体富营养化。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于尿液原位资源回收的反应器，该反应器具有无动力、可拆分的特点。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种用于尿液原位资源回收的反应器，其特征在于，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。

反应器主体与进水端和出水端可拆分的设计，可以适应流量变化，根据尿液流量确定反应器个数并加以组合；氮磷钾吸收填料与反应器主体可拆分的设计，可以适应尿液中氮磷钾浓度变化，根据浓度变化对反应器主体内部的氮磷钾吸收材料加以调整。

在一些具体实施方案中，所述滤板为直径0.2～0.4mm的纤维网。

在一些具体实施方案中，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，通过调整生物炭和氧化镁负载生物炭的配比适应尿液的氮磷钾浓度变化。发明人经过大量探索，得出生物炭和氧化镁负载生物炭填充量的计算公式如下：

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1/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％。