專(zhuān)利名稱(chēng)：磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生態(tài)衛(wèi)生污水資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、 去除尿液中氮磷的方法。
背景技術(shù)：
“生態(tài)衛(wèi)生”是一種在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)上均體現(xiàn)出可持續(xù)性特點(diǎn)的污水管理與衛(wèi)生系 統(tǒng)，旨在促進(jìn)現(xiàn)有污水和廢物的收集、處理系統(tǒng)向著可持續(xù)的“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”方向發(fā)展的全新 生態(tài)經(jīng)濟(jì)理念。傳統(tǒng)的城市污水處理是將包含糞尿在內(nèi)的各種生活污水混合處理，其結(jié)果 是造成污水具有很高的氮磷負(fù)荷，很難通過(guò)常規(guī)活性污泥法等處理過(guò)程得到有效去除。氮 磷去除不徹底的處理水排入水體后，會(huì)造成水體營(yíng)養(yǎng)物超標(biāo)，發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化。另一方 面，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本來(lái)就是肥料的重要組分，具有回收利用的價(jià)值。然而，目前的排水系 統(tǒng)將氮磷濃度高的尿液與其它污水混合排出，使?fàn)I養(yǎng)成分得到稀釋?zhuān)押茈y在污水處理過(guò) 程中進(jìn)行回收。本發(fā)明意在找出一種按照分散式處理和污水資源化理念，對(duì)尿液進(jìn)行源頭 上處理的方法，回收尿液中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。尿液是一種復(fù)雜的混合溶液，含有高濃度的氨氮和磷酸鹽，而氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是 肥料的重要組分，具有回收利用的價(jià)值。尿液中氮和磷分別占城市污水中氮、磷負(fù)荷的80% 和50%左右，而其體積卻不到生活污水總排放體積的1%。如果尿液直接和生活污水混合 排放，會(huì)使氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失且氮磷負(fù)荷增加，因此尋求一種回收去除尿液中氮磷營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)的方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，該方 法根據(jù)生態(tài)衛(wèi)生和污水資源化理念，通過(guò)尿液源分離，回收及去除尿液中氮磷并回用其反 應(yīng)產(chǎn)物，既減少生活污水氮磷負(fù)荷，又可以將產(chǎn)物用于農(nóng)業(yè)用肥。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，該方法攪拌均勻的尿液，以質(zhì)量分 數(shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)尿液的PH值后，投加反應(yīng)沉淀劑，攪拌，沉淀后，過(guò)濾、烘干得到 磷酸銨鎂結(jié)晶體。根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在 于，所述的PH值為10。所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，反應(yīng)溫度為25°C 30°C。所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的投加配比為 η (Mg2+) η (NH4+) η (PO43O =1.2 1 1.06。所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為 50-200r/min，反應(yīng)時(shí)間為 20_40min。所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的沉淀時(shí)間為20-40min。所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的反應(yīng)沉淀劑組合為 MgCl2 · 6H20 禾口 Na2HPO4 · 12H20。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是本發(fā)明反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣，反應(yīng)速度快，操作簡(jiǎn)單。反應(yīng)產(chǎn)物磷酸銨鎂結(jié) 晶體具有與復(fù)合肥相似的氮磷成分，可以作為安全農(nóng)用肥，還可以作飼料添加劑、阻垢劑、 化學(xué)試劑等，實(shí)現(xiàn)了資源再生變廢為寶，是一種可持續(xù)發(fā)展的水處理技術(shù)。


圖1為本發(fā)明回收產(chǎn)物MAP結(jié)晶形態(tài)照片圖A ；圖2為本發(fā)明回收產(chǎn)物MAP結(jié)晶形態(tài)照片圖B ；圖3為本發(fā)明MAP沉淀物的掃描電鏡圖A ；圖4為本發(fā)明MAP沉淀物的掃描電鏡圖B ；圖5為本發(fā)明結(jié)晶反應(yīng)簡(jiǎn)易流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1-4為本發(fā)明回收產(chǎn)物及沉淀物的狀態(tài)照片，其清晰程度并不影響對(duì)本發(fā)明技 術(shù)方案的理解。由于尿液中C/N很低，P043_濃度遠(yuǎn)大于10mg/L且NH4+高濃度會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制 作用，所以直接采用生物法不能達(dá)到良好的去除氮磷效果。磷酸銨鎂結(jié)晶(MAP，又稱(chēng)為鳥(niǎo)糞 石)法是一種有效的去除廢水中高濃度氨氮和高濃度磷酸鹽的技術(shù)，通過(guò)水中NH4+,PO43-和 Mg2+反應(yīng)生成MgNH4PO4 ·6Η20結(jié)晶，經(jīng)過(guò)重力沉降從廢水中分離的一種方法。尿液中同時(shí)含 有高濃度氮磷決定了此方法的可行性。它可以同時(shí)將尿液中最主要的兩種營(yíng)養(yǎng)元素氮和磷 轉(zhuǎn)化為沉淀固定下來(lái)，其產(chǎn)物MAP結(jié)晶體，也就是鳥(niǎo)糞石，用途廣泛，可以作為農(nóng)業(yè)肥料等， 實(shí)現(xiàn)了對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收，達(dá)到污水資源化目的。定量量取經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的尿液，準(zhǔn)確測(cè)出其原始氮磷含量、pH等指標(biāo)，由于尿液中 氨氮值遠(yuǎn)高于磷含量，而理論反應(yīng)N/P比值為1 1，所以需要投加一定量的磷源(根據(jù)原 始氮磷值準(zhǔn)確計(jì)算出投加值)。通過(guò)單因素影響試驗(yàn)，考察PH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物配比、攪 拌速度、反應(yīng)時(shí)間以及沉化時(shí)間等因素對(duì)回收去除尿液中氮磷影響，得出最佳反應(yīng)條件。攪拌混勻的尿液，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %的NaOH溶液為pH調(diào)節(jié)劑，用帶有pH負(fù)荷 電極的自動(dòng)電位滴定儀調(diào)節(jié)尿液的PH值，按確定的物質(zhì)的量配比依次投加反應(yīng)沉淀劑 Na2HPO4 · 12H20(由于新鮮尿液氮磷摩爾比遠(yuǎn)大于1，所以必須投加一定量磷源達(dá)到除氮目 的)和MgCl2 · 6H20，攪拌，一定的反應(yīng)時(shí)間和沉淀時(shí)間后，過(guò)濾、烘干得到結(jié)晶體，通過(guò)SEM 和XRD分析沉淀物組成和尿液氮磷回收去除率和殘留量。對(duì)反應(yīng)條件單因素影響研究，得 出MAP法最佳回收去除尿液中氮磷反應(yīng)條件。MAP結(jié)晶沉淀法主要化學(xué)反應(yīng)為Mg2++P043>NH4++6H20 = MgNH4PO4 · 6H20 I (Ksp = 2. 51X 1(T1325°C )所述的最佳pH值為10 ；所述的最佳反應(yīng)溫度為25°C 30°C，可以采取室溫；
所述的最佳反應(yīng)物投配比Ii(Mg2+) η (NH4+) η(Ρ043_) = 1. 2 1 1. 06 ；所述的最佳反應(yīng)轉(zhuǎn)速為50_200r/min ；所述的最佳反應(yīng)時(shí)間為20-40min ；
所述的最佳沉化時(shí)間為20-40min ；
所述的最佳反應(yīng)沉淀劑組合為MgCl2 · 6H20和Na2HPO4 · 12H20。在尿液排入下水道之前首先進(jìn)行分離收集然后處理回用的技術(shù)，一方面可以有效 提高目前污水處理廠(chǎng)的出水水質(zhì)，并節(jié)省能耗和投資，另一方面還可以實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循 環(huán)利用。磷酸銨鎂結(jié)晶法能有效去除回收尿液中氮磷，并且其產(chǎn)物可以作為農(nóng)業(yè)用肥，有一 定的市場(chǎng)價(jià)值，總體上減少了 MAP結(jié)晶法處理尿液在藥劑上的投入，經(jīng)濟(jì)上是可行的。
權(quán)利要求
磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于該方法攪拌均勻的尿液，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液調(diào)節(jié)尿液的pH值后，投加反應(yīng)沉淀劑，攪拌，沉淀后，過(guò)濾、烘干得到磷酸銨鎂結(jié)晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的PH值為10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 反應(yīng)溫度為25°C 30°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的投加配比為 η (Mg2+) η (NH4+) η (PO43O = 1. 2 1 1. 06。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的攪拌轉(zhuǎn)速為50-200r/min，反應(yīng)時(shí)間為20_40min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的沉淀時(shí)間為20-40min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的反應(yīng)沉淀劑組合為MgCl2 · 6H20和Na2HPO4 · 12H20。
全文摘要
磷酸銨鎂結(jié)晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，涉及一種通過(guò)尿液源分離，回收及去除尿液中氮磷并回用其反應(yīng)產(chǎn)物的方法，攪拌均勻的尿液，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的NaOH溶液調(diào)節(jié)尿液的pH值后，投加反應(yīng)沉淀劑，攪拌，沉淀后，過(guò)濾、烘干得到磷酸銨鎂結(jié)晶體。既減少生活污水氮磷負(fù)荷，又可以將產(chǎn)物用于農(nóng)業(yè)用肥，是一種可持續(xù)發(fā)展污水處理技術(shù)。
文檔編號(hào)C01B25/45GK101811687SQ20101016844
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者傅金祥, 周東旭, 唐玉蘭, 張榮新, 王智, 由昆, 趙玉華, 馬興冠 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)