一种回收尿液中磷酸盐的方法与流程

本发明属于资源回收技术领域，具体地说，是涉及一种回收尿液中磷酸盐的方法。

背景技术：

磷在人类的生产生活中都是一个重要的元素。目前，磷酸盐是一种不可再生资源。磷酸盐从矿石到陆地产生废水再到海洋的流失途径，造成了磷酸盐储备量损耗严重。同时造成了严重的淡水资源污染和沿海海洋生态系统破坏。据估计，到本世纪末在经济开发和精炼的情况下，全球的磷资源储备将被消耗一空。含磷废水的磷排放导致了河流、湖泊和海岸线水体的富营养化。废水中磷元素的回收和循环利用被认为是磷元素循环利用和不可再生的磷资源可持续供应的至关重要的战略方式。

废水包括畜禽养殖废水、污泥消化脱水产生的污泥废水、工业堆肥产生的废水、尿液废水等。从各种废水中回收磷是磷回收利用的一种重要方式。在国内产生的废水总量中，磷含量只占1％，磷含量占废水总量较低，处理起来比较困难，处理费用高，处理效率低；但是在尿液废水中，包含大约50％的磷，85％的氮和55％的钾，因此，有必要提供一种直接从尿液废水中回收利用磷元素的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种回收尿液中磷酸盐的方法，旨在解决现有的工艺中磷含量占废水总量较低，处理困难，处理费用高，处理效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种回收尿液中磷酸盐的方法，包括以下步骤：

步骤1、收集反渗透浓盐废水；

步骤2、将原释尿液或水解尿液投加到步骤1收集的反渗透浓盐废水中，并充分混合；

步骤3、将酸碱ph调节液投加到步骤2所得的混合液中并调至ph>7，在室温下搅拌反应1s-1h后，静置或离心1s-1h，然后分离出固体物质；

步骤4、清洗步骤3得到的固体物质，得到可用固体物质。

优选地，所述反渗透浓盐废水含有钙离子或/和镁离子。

优选地，所述原释尿液或/和所述水解尿液均为含有磷元素的尿液。

优选地，所述原释尿液的水质指标参数为：ph＝6.35±0.12，总磷(tp)＝400±119mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝323±60mg/l，总氮(tn)＝5680±1120mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝425±35mg/l，ca²⁺＝98±27mg/l，mg²⁺＝42±8.9mg/l。

优选地，所述水解尿液水质指标参数为：ph＝9.23±0.20，总磷(tp)＝289±42mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝246±21mg/l，总氮(tn)＝4580±967mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝3850±870mg/l。

优选地，所述酸碱ph调节液为氢氧化纳、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化纳、氧化钙、盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种。

优选地，所述反渗透浓盐水的水质指标参数为：ph＝8.60±0.10，总磷(tp)＝2.44±0.13mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝0.36±0.05mg/l，总氮(tn)＝18.6±1.3mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝1.7±0.2mg/l，ca²⁺＝458±36mg/l，mg²⁺＝187±25mg/l。

优选地，所述反渗透浓盐废水为火力发电厂循环冷却水经除盐处理后产生的产物。

优选地，所述可用固体物质含有钙、镁、氮以及磷元素中的至少一种。

优选地，所述可用固体物质使用前需要水清洗，所述水包括天然水、自来水、纯净水、矿泉水、蒸馏水以及超纯水中的至少一种。

本发明提供的一种回收尿液中磷酸盐的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种回收尿液中磷酸盐的方法，提出将反渗透浓盐水作为磷回收潜在的沉淀剂，通过将含氮磷的尿液与含钙镁的反渗透浓盐水混合，无需额外添加商业化沉淀剂，无需额外添加商业化沉淀剂，一次性投入成本低、运行费用低、操作简单、耗时短。且可以同时解决磷含量占废水总量较低，处理困难，处理费用高，处理效率低的问题。反渗透浓盐废水的再利用，提升了水资源多次利用效率，改善了反渗透浓盐废水处理困难、处理费用高的问题。将浓盐废水和尿液氮磷资源回收结合起来，有效的进行资源开发利用，起到了以废治废、变废为宝的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的实施例1中不同体积比下反渗透浓盐水对原释尿液和水解尿液中tp、po4^3--p和nh4⁺-n的回收率；

图2为本发明实施例提供的实施例2中不同ph反应条件下反渗透浓盐水对原释尿液中tp、po4^3--p和nh4⁺-n的回收率。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种回收尿液中磷酸盐的方法进行说明。所述一种回收尿液中磷酸盐的方法，包括以下步骤：

s1、收集火力发电厂循环冷却水经除盐处理后产生的反渗透浓盐废水；

反渗透脱盐处理工艺为污废水回用工程中的一种重要的处理单元，但反渗透膜截留下来的反渗透浓盐水的处理成为了市政和工业废水脱盐处理的严重问题。反渗透浓盐水具有多价阳离子和多种无机元素，直接排放将导致环境污染，常规处理时对技术要求高。因此，本发明提出将其作为磷回收的沉淀剂。

得到的反渗透浓盐废水含有钙离子或/和镁离子。

s2、将原释尿液或水解尿液投加到步骤s1收集的反渗透浓盐废水中，充分混合得到混合液；

原释尿液和水解尿液分别含有氮、磷元素。

s3、将ph调节液投加到步骤s2所得的混合液中并调至ph>7，在室温下搅拌反应1s-1h后，静置或离心1s-1h分离出固体物质；

ph调节液为氢氧化纳、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化纳、氧化钙、盐酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一种。

s4、将步骤s3所得固体物质用清水至少冲洗1次，得到含有钙镁氮磷等元素的、具有经济价值的可用固体物质。

可用固体物质使用前需要水清洗，水包括天然水、自来水、纯净水、矿泉水、蒸馏水和超纯水等不包括污水和废水在内的所有水。

可用固体物质富含钙、镁以及氮磷元素。

本发明提供的一种回收尿液中磷酸盐的方法，将反渗透浓盐废水当做沉淀剂，然后通过将含氮磷的尿液与含钙、镁的反渗透浓盐废水混合，可以同时解决尿液中氮磷污染和反渗透浓盐水处理困难、处理费用高的问题，并可达到资源回收的目的，具有绿色环保、处理效率高的特点。

实施例1

一种回收尿液中磷酸盐的方法，包括以下操作步骤：

1、所需试剂包括：

第一试剂为原释尿液或/和水解尿液。

原释尿液的基本水质指标参数为：ph＝6.35±0.12，总磷(tp)＝400±119mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝323±60mg/l，总氮(tn)＝5680±1120mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝425±35mg/l，ca²⁺＝98±27mg/l，mg²⁺＝42±8.9mg/l。

原释尿液的存放温度条件为4℃，尿液收集桶和储存容器每天用1m的hcl进行处理，去除可能存在的沉淀，并抑制尿素氮的水解；

水解尿液的基本水质指标参数如下：ph＝9.23±0.20，总磷(tp)＝289±42mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝246±21mg/l，总氮(tn)＝4580±967mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝3850±870mg/l，ca²⁺和mg²⁺均未检出。

水解尿液收集在密闭容器中，室温下储存2个月以上，形成氨氮浓度稳定的完全水解尿液。

第二试剂为北京某火力发电厂反渗透浓盐水(记作反渗透浓盐水)，基本水质指标参数如下：基本水质指标参数如下：ph＝8.60±0.10，tp＝2.44±0.13mg/l，po4^3--p＝0.36±0.05mg/l，tn＝18.6±1.3mg/l，nh4⁺-n＝1.7±0.2mg/l，ca²⁺＝458±36mg/l，mg²⁺＝187±25mg/l。

第三试剂为1m的naoh溶液。

第四试剂为1m的hcl溶液。

2、反应步骤：

取5份各500ml的原释尿液和各500ml的水解尿液，用孔径0.45μm的滤膜过滤去除悬浮固体；

分别取用体积为1000、750、500、375、250ml的第二试剂，并逐份加入原释尿液中；分别取用用体积为1000、750、500、375、250ml的第二试剂，并逐份加入水解尿液中。

在室温(14-17℃)下，搅拌每份第一试剂和第二试剂的混合溶液30s，使第一试剂与第二试剂完全混合；

依次滴加第三试剂和第四试剂，调整混合溶液ph＝9.0；将混合溶液放至磁力搅拌器上，在200rpm转速下，搅拌30min，然后静置。

3、固体回收：

静置20min后，将上清液除去，保留沉淀固体；用蒸馏水清洗所得沉淀固体3次；然后使用真空干燥箱，将固体在45℃下干燥72小时后保存；

沉淀固体主要成分包含钙、镁、氮、磷元素，可用作磷肥。

实施例2

一种回收尿液中磷酸盐的方法，包括以下操作步骤：

1、所需试剂包括：

第一试剂为原释尿液。第一试剂的基本水质指标参数如下：ph＝6.35±0.12，总磷(tp)＝400±119mg/l，磷酸盐(po4^3--p)＝323±60mg/l，总氮(tn)＝5680±1120mg/l，氨氮(nh4⁺-n)＝425±35mg/l，ca²⁺＝98±27mg/l，mg²⁺＝42±8.9mg/l。

原释尿液存放温度条件为4℃，尿液收集桶和储存容器每天用1m的hcl进行处理，去除可能存在的沉淀，并抑制尿素氮的水解。

第二试剂为北京某火力发电厂反渗透浓盐水(记作反渗透浓盐水)，基本水质指标参数如下：ph＝8.60±0.10，tp＝2.44±0.13mg/l，po4^3--p＝0.36±0.05mg/l，tn＝18.6±1.3mg/l，nh4⁺-n＝1.7±0.2mg/l，ca²⁺＝458±36mg/l，mg²⁺＝187±25mg/l。

第三试剂为1m的naoh溶液。

第四试剂为1m的hcl溶液。

2、反应步骤：

取6份第一试剂，每份第一试剂取用500ml；取6份第二试剂，每份第二试剂500ml，并将第二试剂逐份加入第一试剂中；搅拌第一试剂与第二试剂的混合液，并使之完全混合。然后依次滴加第三试剂、第四试剂，使第一试剂与第二试剂混合液的ph值分别为7.0、7.5、8.0、8.5、9.0和9.5；然后将混合液放置在磁力搅拌器上，在200rpm的转速下，搅拌30min，然后静置。静置20min后，将上清液除去，留下沉淀固体，用蒸馏水清洗所得沉淀固体3次；然后使用真空干燥箱，将沉淀固体在45℃下干燥72小时后保存；

沉淀固体主要元素包含钙、镁、氮以及磷，可用作磷肥。

本发明提供的一种回收尿液中磷酸盐的方法，具体的是利用火力发电厂循环冷却水反渗透处理工艺产生的反渗透浓盐水作为沉淀剂进行原尿液和水解尿液中磷酸盐分离回收的一种方法，与现有技术相比，提出将反渗透浓盐水作为磷回收潜在的沉淀剂，通过将含氮磷的尿液与含钙镁的反渗透浓盐水混合，无需额外添加商业化沉淀剂，无需额外添加商业化沉淀剂，一次性投入成本低、运行费用低、操作简单、耗时短。且可以同时解决磷含量占废水总量较低，处理困难，处理费用高，处理效率低的问题。反渗透浓盐废水的再利用，提升了水资源多次利用效率，改善了反渗透浓盐废水处理困难、处理费用高的问题。将浓盐废水和尿液氮磷资源回收结合起来，有效的进行资源开发利用，起到了以废治废、变废为宝的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。