专利名称：磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法
技术领域：
本发明涉及生态卫生污水资源化技术领域，特别涉及一种磷酸铵镁结晶法回收、 去除尿液中氮磷的方法。
背景技术：
“生态卫生”是一种在生态和经济上均体现出可持续性特点的污水管理与卫生系 统，旨在促进现有污水和废物的收集、处理系统向着可持续的“循环经济”方向发展的全新 生态经济理念。传统的城市污水处理是将包含粪尿在内的各种生活污水混合处理，其结果 是造成污水具有很高的氮磷负荷，很难通过常规活性污泥法等处理过程得到有效去除。氮 磷去除不彻底的处理水排入水体后，会造成水体营养物超标，发生水体富营养化。另一方 面，氮、磷等营养物质本来就是肥料的重要组分，具有回收利用的价值。然而，目前的排水系 统将氮磷浓度高的尿液与其它污水混合排出，使营养成分得到稀释，已很难在污水处理过 程中进行回收。本发明意在找出一种按照分散式处理和污水资源化理念，对尿液进行源头 上处理的方法，回收尿液中氮磷等营养物质。尿液是一种复杂的混合溶液，含有高浓度的氨氮和磷酸盐，而氮磷等营养物质是 肥料的重要组分，具有回收利用的价值。尿液中氮和磷分别占城市污水中氮、磷负荷的80% 和50%左右，而其体积却不到生活污水总排放体积的1%。如果尿液直接和生活污水混合 排放，会使氮磷营养物质流失且氮磷负荷增加，因此寻求一种回收去除尿液中氮磷营养物 质的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，该方 法根据生态卫生和污水资源化理念，通过尿液源分离，回收及去除尿液中氮磷并回用其反 应产物，既减少生活污水氮磷负荷，又可以将产物用于农业用肥。本发明的目的是通过以下技术方案实现的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，该方法搅拌均勻的尿液，以质量分 数为10%的NaOH溶液调节尿液的PH值后，投加反应沉淀剂，搅拌，沉淀后，过滤、烘干得到 磷酸铵镁结晶体。根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在 于，所述的PH值为10。所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，反应温度为25°C 30°C。所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的投加配比为 η (Mg2+) η (NH4+) η (PO43O =1.2 1 1.06。所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的搅拌转速为 50-200r/min，反应时间为 20_40min。所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的沉淀时间为20-40min。所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，所述的反应沉淀剂组合为 MgCl2 · 6H20 禾口 Na2HPO4 · 12H20。本发明的优点与效果是本发明反应工艺简单，适用范围广，反应速度快，操作简单。反应产物磷酸铵镁结 晶体具有与复合肥相似的氮磷成分，可以作为安全农用肥，还可以作饲料添加剂、阻垢剂、 化学试剂等，实现了资源再生变废为宝，是一种可持续发展的水处理技术。
图1为本发明回收产物MAP结晶形态照片图A ；图2为本发明回收产物MAP结晶形态照片图B ；图3为本发明MAP沉淀物的扫描电镜图A ；图4为本发明MAP沉淀物的扫描电镜图B ；图5为本发明结晶反应简易流程图。
具体实施例方式图1-4为本发明回收产物及沉淀物的状态照片，其清晰程度并不影响对本发明技 术方案的理解。由于尿液中C/N很低，P043_浓度远大于10mg/L且NH4+高浓度会对微生物产生抑制 作用，所以直接采用生物法不能达到良好的去除氮磷效果。磷酸铵镁结晶(MAP，又称为鸟粪 石)法是一种有效的去除废水中高浓度氨氮和高浓度磷酸盐的技术，通过水中NH4+,PO43-和 Mg2+反应生成MgNH4PO4 ·6Η20结晶，经过重力沉降从废水中分离的一种方法。尿液中同时含 有高浓度氮磷决定了此方法的可行性。它可以同时将尿液中最主要的两种营养元素氮和磷 转化为沉淀固定下来，其产物MAP结晶体，也就是鸟粪石，用途广泛，可以作为农业肥料等， 实现了对营养物质的回收，达到污水资源化目的。定量量取经过预处理后的尿液，准确测出其原始氮磷含量、pH等指标，由于尿液中 氨氮值远高于磷含量，而理论反应N/P比值为1 1，所以需要投加一定量的磷源(根据原 始氮磷值准确计算出投加值)。通过单因素影响试验，考察PH值、反应温度、反应物配比、搅 拌速度、反应时间以及沉化时间等因素对回收去除尿液中氮磷影响，得出最佳反应条件。搅拌混勻的尿液，以质量分数为10 %的NaOH溶液为pH调节剂，用带有pH负荷 电极的自动电位滴定仪调节尿液的PH值，按确定的物质的量配比依次投加反应沉淀剂 Na2HPO4 · 12H20(由于新鲜尿液氮磷摩尔比远大于1，所以必须投加一定量磷源达到除氮目 的)和MgCl2 · 6H20，搅拌，一定的反应时间和沉淀时间后，过滤、烘干得到结晶体，通过SEM 和XRD分析沉淀物组成和尿液氮磷回收去除率和残留量。对反应条件单因素影响研究，得 出MAP法最佳回收去除尿液中氮磷反应条件。MAP结晶沉淀法主要化学反应为Mg2++P043>NH4++6H20 = MgNH4PO4 · 6H20 I (Ksp = 2. 51X 1(T1325°C )所述的最佳pH值为10 ；所述的最佳反应温度为25°C 30°C，可以采取室温；
所述的最佳反应物投配比Ii(Mg2+) η (NH4+) η(Ρ043_) = 1. 2 1 1. 06 ；所述的最佳反应转速为50_200r/min ；所述的最佳反应时间为20-40min ；
所述的最佳沉化时间为20-40min ；
所述的最佳反应沉淀剂组合为MgCl2 · 6H20和Na2HPO4 · 12H20。在尿液排入下水道之前首先进行分离收集然后处理回用的技术，一方面可以有效 提高目前污水处理厂的出水水质，并节省能耗和投资，另一方面还可以实现营养物质的循 环利用。磷酸铵镁结晶法能有效去除回收尿液中氮磷，并且其产物可以作为农业用肥，有一 定的市场价值，总体上减少了 MAP结晶法处理尿液在药剂上的投入，经济上是可行的。
权利要求
磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于该方法搅拌均匀的尿液，以质量分数为10％的NaOH溶液调节尿液的pH值后，投加反应沉淀剂，搅拌，沉淀后，过滤、烘干得到磷酸铵镁结晶体。
2.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的PH值为10。
3.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 反应温度为25°C 30°C。
4.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的投加配比为 η (Mg2+) η (NH4+) η (PO43O = 1. 2 1 1. 06。
5.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的搅拌转速为50-200r/min，反应时间为20_40min。
6.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的沉淀时间为20-40min。
7.根据权利要求1所述的磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，其特征在于， 所述的反应沉淀剂组合为MgCl2 · 6H20和Na2HPO4 · 12H20。
全文摘要
磷酸铵镁结晶法回收、去除尿液中氮磷的方法，涉及一种通过尿液源分离，回收及去除尿液中氮磷并回用其反应产物的方法，搅拌均匀的尿液，以质量分数为10％的NaOH溶液调节尿液的pH值后，投加反应沉淀剂，搅拌，沉淀后，过滤、烘干得到磷酸铵镁结晶体。既减少生活污水氮磷负荷，又可以将产物用于农业用肥，是一种可持续发展污水处理技术。
文档编号C01B25/45GK101811687SQ20101016844
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者傅金祥, 周东旭, 唐玉兰, 张荣新, 王智, 由昆, 赵玉华, 马兴冠 申请人:沈阳建筑大学