專利名稱：一種尿液資源化和能源化的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境、農(nóng)業(yè)和能源領(lǐng)域，尤其是涉及ー種尿液資源化和能源化的處理方法。
背景技術(shù)：
氮(N)和磷(P)是引起湖泊、河流和近海富營養(yǎng)化現(xiàn)象的重要原因，同時(shí)也是重要的農(nóng)業(yè)資源。從生活污水中去除并回收氮、磷，既可以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，又能作為資源回收利用。一般情況下，生活污水中的氮、磷濃度通常較低，直接從中回收比較困難而且也不經(jīng)濟(jì)，所以目前對(duì)污水中氮、磷的控制技術(shù)大都不回收利用，僅以去除處理為目的，即將氨氮通過硝化反硝化技術(shù)轉(zhuǎn)化為氮?dú)?N2)后直接排放到大氣中，而磷則通過生物除 磷或化學(xué)沉淀技術(shù)轉(zhuǎn)化為污泥后作為固體垃圾處理。生活污水中的氮和磷營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于尿液，根據(jù)瑞士環(huán)境科學(xué)和技術(shù)聯(lián)邦委員會(huì)(The Swiss Federal Institute forEnvironmentalScience and Technology,EAWAG)的統(tǒng)計(jì)，人類尿液中氮和磷分別占生活污水中氮、磷負(fù)荷的80%和50%左右。然而,尿液的體積還不到生活污水總體積的百分之一，因此，尿液具有富含氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的特點(diǎn)，在尿液排入下水道之前對(duì)尿液進(jìn)行分離和處理，相當(dāng)于從高濃縮的溶液中對(duì)提取和分離營養(yǎng)物質(zhì)，能夠顯著降低成本。專利CN102167434A公開了ー種尿液處理及營養(yǎng)兀素回收的ー種化學(xué)方法,特指一種回收尿液中氮、磷的方法。首先，新鮮的尿液收集后應(yīng)自然加蓋貯存，根據(jù)季節(jié)及環(huán)境溫度不同，約10天左右pH可上升到9，貯存過程以pH監(jiān)測(cè)為準(zhǔn)，達(dá)到9以上即可進(jìn)行回收氮、磷的操作；取樣檢測(cè)NH4+-N和Ρ043_-Ρ濃度，按摩爾比n(Mg) η⑵η(Ν) =1.3 I I投加Na2HPO4和MgCl2,控制攪拌速度為100r/min,反應(yīng)時(shí)間為IOmin,沉淀I小時(shí)后即可分離上清液得到磷酸銨鎂(MAP，又稱為鳥糞石)沉淀物。根據(jù)尿液水解后所含NH/-N和Ρ043_-Ρ濃度，按一定摩爾比投加磷酸鹽和鎂鹽，通過合理控制反應(yīng)條件，使得氮、磷最大限度地以MAP沉淀物的形式回收，使得氮、磷均大幅度降低，氮、磷回收率高達(dá)95%左右。雖然該方法不僅處理了尿液還回收了氮和磷，但是，該方法有如下缺點(diǎn)需添加磷酸鹽和鎂鹽，這顯然需要成本；得到是攜帶尿液中其它成分的無機(jī)物沉淀，易沉淀意味著難于被農(nóng)作物或植物利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種效率高、簡(jiǎn)單方便的尿液資源化和能源化的處理方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟將尿液投入接種有微藻的光生物反應(yīng)器中，在該光生物反應(yīng)器中微藻在陽光、空氣、水和尿液的作用下快速生長，當(dāng)微藻的濃度達(dá)到0. 5g/L 50g/L時(shí),將微藻從光生物反應(yīng)器中分離出來,并置于沼氣發(fā)酵器中，發(fā)酵3-45天,生成沼氣、沼液和沼渣。CN 102653775 A書
明
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所述的尿液投入光生物反應(yīng)器中的量為在微藻穩(wěn)定培養(yǎng)階段添加尿液的體積分 數(shù)為1/50 1/2000，在微藻馴化階段添加尿液的體積分?jǐn)?shù)根據(jù)微藻生長速度的加快逐漸 增加，但最終不超過穩(wěn)定培養(yǎng)階段時(shí)的體積分?jǐn)?shù)。所述的光生物反應(yīng)器中的微藻直接取自各類含藻水體，或者直接購買藻種。所述的光生物反應(yīng)器中的水為純水、自來水、雨水或河水。所述的微藻從光生物反應(yīng)器中分離采用離心、過濾或絮凝中的任何一種分離手段 或者其他的分離方式。所述的微藻從光生物反應(yīng)器中分離出來后采用傳統(tǒng)的超聲波法對(duì)微藻細(xì)胞進(jìn)行 破碎后，再進(jìn)入沼氣發(fā)酵器中，也可采用其他破碎方法。所述的沼氣發(fā)酵器的溫度為35 40°C，pH值范圍取6. 8 7. 5，也可以在四季的 自然條件下進(jìn)行，不進(jìn)行溫度和pH值控制，這樣可以減少人工干預(yù)以及降低溫度和pH值的 控制成本。所述的沼液回流至光生物反應(yīng)器，作為微藻生長補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，并且自身也得到 凈化。所述的沼渣用作有機(jī)肥，尿液過量時(shí)為有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，促進(jìn)農(nóng)作物或其它植物 生長。所述的沼氣全部直接進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，或者通過氣體分離器分離出C02后再輸入儲(chǔ)氣 罐，分離出的co2通入光生物反應(yīng)器增加水中co2的濃度，促進(jìn)微藻生長。在光生物反應(yīng)器中放入適量水后接種微藻，采用尿液在陽光的自然照射下對(duì)其進(jìn) 行馴化和培養(yǎng)。尿液是一種污水，排入水體會(huì)造成嚴(yán)重的污染，但是它含有微藻生長所需要 的豐富且全面的營養(yǎng)物質(zhì)。在陽光的自然照射下，微藻吸收大氣中無機(jī)碳形態(tài)的二氧化碳 (co2)，通過光合作用將其轉(zhuǎn)化和增殖為自身的有機(jī)質(zhì)。尿液是整個(gè)系統(tǒng)的唯一的營養(yǎng)源， 當(dāng)加入尿液時(shí)，尿液會(huì)促進(jìn)微藻的生長，生物量會(huì)迅速增加，從而高效地完成光能轉(zhuǎn)化為生 物質(zhì)能的過程。當(dāng)生物量達(dá)到一定濃度時(shí)從水中分離出微藻，并對(duì)其進(jìn)行細(xì)胞破碎，然后進(jìn) 行沼氣發(fā)酵處理。為了降低運(yùn)行成本，也可以不進(jìn)行細(xì)胞破碎，微藻分離后直接進(jìn)行沼氣發(fā) 酵器。沼氣發(fā)酵產(chǎn)物分為三部分沼氣、沼液、沼渣。沼液中含有低分子有機(jī)碳和豐富的營 養(yǎng)物質(zhì)，回流補(bǔ)充至光生物反應(yīng)器中，促進(jìn)微藻生長。沼氣的主要成分為甲烷(ch4)和co2， 其中co2從沼氣中分離出來并通入光生物反應(yīng)器中，以增加水中無機(jī)碳源的濃度，促進(jìn)微藻 的生長。分離后的剩余沼氣主要成分是甲烷，通入儲(chǔ)氣罐作為可再生能源備用，從而實(shí)現(xiàn)能 源化的目的。為了降低成本，也可以不對(duì)沼氣進(jìn)行分離，全部通入儲(chǔ)氣罐作為可再生能源備 用，從而實(shí)現(xiàn)能源化的目的。沼渣中含有豐富的低分子有機(jī)質(zhì)和植物生長所需的豐富的營 養(yǎng)物質(zhì)，可作有機(jī)肥使用，當(dāng)尿液過量時(shí)，可作無機(jī)有機(jī)復(fù)合肥使用，從而實(shí)現(xiàn)資源化的目 的。在整個(gè)過程中尿液同時(shí)作為污水實(shí)現(xiàn)了凈化處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)提供了一種處理尿液污水的高效方法，可以用于家庭廁所廢水、公廁廢水和養(yǎng) 殖業(yè)廢水的處理，推廣后可大大降低了生活污水處理廠脫氧除磷的生產(chǎn)負(fù)荷，并大幅減少 水體富營養(yǎng)化的程度和水華發(fā)生的可能性。(2)不僅處理了尿液，而將其轉(zhuǎn)化成了高效的有機(jī)肥或無機(jī)有機(jī)復(fù)合肥，從而實(shí)現(xiàn) 了污水資源化的目的。
(3)在處理尿液過程中還產(chǎn)生了沼氣，沼氣是ー種可再生能源，從沼氣中可分離出CO2供微藻培養(yǎng)，沼氣脫除CO2后CH4的含量比一般沼氣要高，即單位體積的能值高，因此本發(fā)明還同時(shí)高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)了尿液能源化的目的。也可以認(rèn)為，在尿液的作用下，整個(gè)エ藝實(shí)現(xiàn)了太陽能轉(zhuǎn)化微藻生物質(zhì)能，再由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為可方便使用的甲烷形態(tài)的化學(xué)能，只有ニ步轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)單高效且使用方便。(4)尿液由于含有豐富和全面的營養(yǎng)物質(zhì)，且營養(yǎng)物質(zhì)以微藻易于吸收的形態(tài)存在，從而大大促進(jìn)了微藻的生長，大幅度提高了太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)換效率。而且，尿液中含有磷酸鹽，是良好的PH緩沖劑，能夠防止沼氣發(fā)酵時(shí)pH值過度降低，維持產(chǎn)甲烷菌代謝的最佳PH值，提高其生產(chǎn)效 率。因此，尿液是ー種優(yōu)良的微藻生長高效促進(jìn)劑，也是ー種優(yōu)良的系統(tǒng)進(jìn)料。(5)尿液是整個(gè)系統(tǒng)唯一的營養(yǎng)物質(zhì)來源，無需其它任何營養(yǎng)源(包括任何含有營養(yǎng)物質(zhì)的任何形式的生物質(zhì)及其衍生肥)即可良好地運(yùn)行，持續(xù)地生長微藻，并穩(wěn)定地產(chǎn)生沼氣和有機(jī)肥或復(fù)合肥。尿液產(chǎn)生于家庭、公廁或養(yǎng)殖廠內(nèi)，就地取料，不需搜集，不需運(yùn)輸，作為系統(tǒng)唯一的人工進(jìn)料，也不需購買，完全免費(fèi)。并且，系統(tǒng)另外所需的陽光和CO2無需人工加入，完全免費(fèi)，因此，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上構(gòu)成了ー個(gè)零原料成本的小型能源化工廠和污水處理廠。(6)尿液中過量的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過沼氣發(fā)酵階段處理后，與沼渣不是一個(gè)簡(jiǎn)單的混合關(guān)系，而是形成了肥效更為優(yōu)越的具有協(xié)同作用的復(fù)配關(guān)系，更加有效地促進(jìn)植物的生長。(7)從エ藝上來看，光生物反應(yīng)器為沼氣發(fā)酵器提供了唯一的原料微藻，沼氣發(fā)酵器為光生物反應(yīng)器提供了沼液和沼氣，又強(qiáng)化了微藻培養(yǎng)，同時(shí)光生物反應(yīng)器處理了沼氣發(fā)酵器的廢液和廢氣，從而系統(tǒng)內(nèi)部形成了自耦合機(jī)制。從系統(tǒng)外部來看，整個(gè)系統(tǒng)有ー個(gè)尿液污水進(jìn)料和ニ個(gè)有用的能源和肥料出料，沒有其它新污染產(chǎn)生。(8)整個(gè)系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，所需材料成本低廉，易于制造和安裝，可在家庭內(nèi)、公廁邊或養(yǎng)殖廠內(nèi)尤其是農(nóng)戶中推廣使用。運(yùn)行時(shí)除了簡(jiǎn)單地添加尿液外可以不需要人工干預(yù)，也不需要人工添加任何無機(jī)物和有機(jī)物(包括含有營養(yǎng)物質(zhì)的任何形式的生物質(zhì)及其衍生肥)，從而免去了搜集所需物料的人力，也免去了購買系統(tǒng)所需物料的資金。(9)本發(fā)明采用尿液作為整個(gè)系統(tǒng)唯一的營養(yǎng)物質(zhì)來源，因其營養(yǎng)全面，不需要添加其他物質(zhì)，節(jié)約成本，操作簡(jiǎn)單。而且，本發(fā)明采用尿液在光生物反應(yīng)器中反應(yīng)后所得的產(chǎn)物作為沼氣發(fā)酵器的原料，生產(chǎn)新的能源和資源，同時(shí)還處理了污水尿液。


圖I為本發(fā)明的エ藝路線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明的エ藝過程如下(I)微藻的接種微藻在水體中廣泛存在，接種微藻可以直接取自各類含藻水體，也可以直接購買藻種。在光生物反應(yīng)器I中，接種微藻濃度不限；
(2)微藻的馴化和培養(yǎng)微藻的馴化和培養(yǎng)在光生物反應(yīng)器1中完成。微藻生長需 要陽光、C02和H20，陽光采用自然條件下的陽光，H20可以是任何形式的水(包括純水、自來 水、雨水和河水)。從圖1工藝路線圖看出，C02是無機(jī)碳，來自大氣和沼氣分離出來的C02， 由于沼氣中的co2來自于微藻自身沼氣發(fā)酵，因此大氣是微藻馴化和培養(yǎng)所需co2的唯一的 最終來源。co2可以通過空氣曝氣、沼氣co2曝氣和自然擾動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)空氣中的co2溶 解水中并供微藻利用。陽光和C02無需人工加入，而且完全免費(fèi)，補(bǔ)充進(jìn)入光生物反應(yīng)器中 的水主要用于微藻同化和自然蒸發(fā)，可以自動(dòng)加入。從圖1工藝路線圖看出，微藻馴化和培 養(yǎng)所需的營養(yǎng)物質(zhì)來自于尿液和從沼氣發(fā)酵器回流到光生物反應(yīng)器的沼液，但沼液中的營 養(yǎng)物質(zhì)全部來源于微藻，因此，尿液是馴化和培養(yǎng)微藻的唯一的營養(yǎng)物質(zhì)最終來源。而且， 從圖1工藝路線圖還看出，尿液也是整個(gè)工藝系統(tǒng)唯一的營養(yǎng)物質(zhì)來源，無需其它任何營 養(yǎng)源(包括含有營養(yǎng)物質(zhì)的任何形式的生物質(zhì)及其衍生有機(jī)肥)整個(gè)系統(tǒng)即可持續(xù)穩(wěn)定地 處理尿液、培養(yǎng)微藻和生產(chǎn)有機(jī)肥或復(fù)合肥、沼氣。當(dāng)尿液過量時(shí)，沼渣為無機(jī)有機(jī)復(fù)合肥。 在光生物反應(yīng)器中，穩(wěn)定培養(yǎng)階段添加尿液的體積分?jǐn)?shù)分別為為1/50 1/2000，馴化階段 添加尿液的體積分?jǐn)?shù)根據(jù)微藻生長速度逐漸增加，但最終不應(yīng)超過穩(wěn)定培養(yǎng)階段時(shí)的體積 分?jǐn)?shù)。尿液在微藻培養(yǎng)和沼氣發(fā)酵過程中具有獨(dú)特的作用。尿液是經(jīng)過人體組織過濾形 成的，是無菌的液體，因此與其它營養(yǎng)源相比不存在對(duì)微藻的生物入侵而造成微藻減產(chǎn)的 問題。其次，尿液含有100多種微量活性物質(zhì)，無機(jī)物質(zhì)有鈉、鉀、氯、硫酸鹽、磷酸鹽、銨鹽、 鈣離子等，有機(jī)物質(zhì)主要有尿素、尿酸、尿激酶等活性物質(zhì)，因此尿液可以為微藻的生長提 供了全面的營養(yǎng)物質(zhì)，而且這些營養(yǎng)物質(zhì)具有易于微藻吸收的性質(zhì)，這是其它營養(yǎng)源(包 括木質(zhì)素及其衍生有機(jī)肥)所不具備的。第三，沼氣發(fā)酵適宜的碳氮比以10 30 1，而 微藻的碳氮比一般大于60 1，通過改變尿液添加量能夠很方便地調(diào)節(jié)微藻在沼氣發(fā)酵階 段的C/N比，使沼氣工況處于最佳狀態(tài)。第四，當(dāng)尿液添加量多于微藻生長所需時(shí)，多余的 尿液營養(yǎng)物質(zhì)在沼氣發(fā)酵階段隨沼渣排出，此時(shí)沼渣實(shí)際上形成了肥力更高的無機(jī)有機(jī)復(fù) 合肥。尿液中過量的營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過沼氣發(fā)酵階段處理后，與沼渣不是一個(gè)簡(jiǎn)單的混合關(guān)系， 而是形成了肥效更為優(yōu)越的具有協(xié)同作用的復(fù)配關(guān)系，更加有效地促進(jìn)植物的生長。第五， 尿液中磷酸鹽具有酸堿緩沖功能，這有利于維持沼氣發(fā)酵的重要操作因素pH值有積極意 義?？傊?，尿液具有上述區(qū)別于其它營養(yǎng)源的諸多獨(dú)特性質(zhì)，從而使得尿液與其它營養(yǎng)源相 t匕，在微藻培養(yǎng)階段和沼氣發(fā)酵階段均能夠顯著提高生化效率，提高微藻、沼氣和有機(jī)肥或 無機(jī)有機(jī)復(fù)合肥的產(chǎn)量。(3)微藻分離3 :當(dāng)微藻濃度在0. 5g/L 50g/L時(shí)，將微藻從水中分離出來，并置 于沼氣發(fā)酵器中。可采用離心、過濾和絮凝中的任何一種分離手段。(4)微藻破碎4 :微藻破碎相當(dāng)于沼氣發(fā)酵的預(yù)處理，目的是滅活微藻并破碎微藻 細(xì)胞，從而減少微藻在沼氣發(fā)酵器中的停留時(shí)間，提高沼氣發(fā)酵的生產(chǎn)效率。采用傳統(tǒng)的超 聲波法對(duì)微藻細(xì)胞進(jìn)行破碎。為了減少操作成本，微藻可不進(jìn)行破碎處理，直接進(jìn)入沼氣發(fā) 酵器2。(5)沼氣發(fā)酵按傳統(tǒng)方式進(jìn)行沼氣發(fā)酵。為了獲得較高的沼氣產(chǎn)率，溫度范圍取 35 40°C，pH值范圍取6. 8 7. 5。也可以在四季的自然條件下進(jìn)行，不進(jìn)行溫度和pH值 控制，這樣可以減少人工干預(yù)以及降低溫度和pH值的控制成本。微藻在沼氣發(fā)酵器中的停留時(shí)間為3 45天之間，發(fā)酵產(chǎn)物分為三部分沼氣、沼液、沼渣。沼液回流至光生物反應(yīng)器，為微藻生長補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，并且自身也得到?jīng)坊?。沼渣用作有機(jī)肥，尿液過量時(shí)為有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，促進(jìn)農(nóng)作物或其它植物生長。(6)氣體分離米取傳統(tǒng)變壓分離的方式，將沼氣輸入氣體分離器5中分離,從沼氣中分離出CO2，通入光生物反應(yīng)器I増加水中CO2的濃度，促進(jìn)微藻生長。也可以采用不分離的方式，厭氧后的沼氣全部直接進(jìn)入儲(chǔ)氣罐6，雖然沼氣中的CO2沒有被光生物反應(yīng)器中的微藻重新利用，但大大減少了整個(gè)系統(tǒng)的固定成本和運(yùn)行成本。實(shí)施例I—種用于尿液資源化和能源化的方法，該方法包括以下步驟(I)在光生物反應(yīng)器中放入IOOOm3水，取Im3泛綠的河水接種微藻，倒入光生物反應(yīng)器中(2)取200L尿液添加入生物反應(yīng)器，在陽光的自然照射下對(duì)其進(jìn)行馴化，每天增加200L尿液，10天后馴化完成。此后按每天2L尿液穩(wěn)定添加至光生物反應(yīng)器，進(jìn)入穩(wěn)定培養(yǎng)階段，此時(shí)生物量為5g/L。
(3)采用過濾的辦法分離出微藻，經(jīng)超聲波破碎后投入沼氣發(fā)酵器。(4)微藻在沼氣發(fā)酵器 停留時(shí)間10天，40%轉(zhuǎn)變成沼氣，30%轉(zhuǎn)變沼液，30%成為沼渣。沼氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐備用，沼液回流至光生物反應(yīng)器，沼渣作為肥料備用。本實(shí)施例實(shí)施效果完成了每天2L尿液污水的處理，不需要尿液以外的任何營養(yǎng)源實(shí)現(xiàn)了微藻培養(yǎng)和沼氣發(fā)酵的自耦合過程，將太陽能轉(zhuǎn)化為沼氣能，高效地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了尿液處理、能源制造和有機(jī)肥生產(chǎn)三個(gè)目標(biāo)。實(shí)施例2一種用于尿液資源化和能源化的方法，該方法包括以下步驟(I)在光生物反應(yīng)器中放入Im3水，取IL泛綠的河水接種微藻，倒入光生物反應(yīng)器中。(2)取50mL尿液添加入生物反應(yīng)器，在陽光的自然照射下對(duì)其進(jìn)行馴化，每天增加50mL尿液，10天后馴化完成。此后按每天500mL尿液穩(wěn)定添加至光生物反應(yīng)器，進(jìn)入穩(wěn)定培養(yǎng)階段，此時(shí)生物量為O. 5g/し(3)采用過濾的辦法分離出微藻，經(jīng)超聲波破碎后投入沼氣發(fā)酵器。(4)微藻在沼氣發(fā)酵器停留時(shí)間3天，40%轉(zhuǎn)變成沼氣，40%轉(zhuǎn)變沼液，20%成為沼渣。沼氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐備用，沼液回流至光生物反應(yīng)器，沼渣作為肥料備用。本實(shí)施例實(shí)施效果完成了每天500mL尿液污水的處理，不需要尿液以外的任何營養(yǎng)源實(shí)現(xiàn)了微藻培養(yǎng)和沼氣發(fā)酵的自耦合過程，將太陽能轉(zhuǎn)化為沼氣能，高效地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了尿液處理、有機(jī)肥生產(chǎn)和能源制造三個(gè)目標(biāo)。實(shí)施例3一種用于尿液資源化和能源化的方法，該方法包括以下步驟(I)在光生物反應(yīng)器中放入5m3水，購買小球藻(Chlorella)，擴(kuò)培后接種至光生物反應(yīng)器中。(2)取IOL尿液添加入生物反應(yīng)器，在陽光的自然照射下對(duì)其進(jìn)行增生培養(yǎng)，每天增加IOL尿液，10天后完成。此后按每天100L尿液穩(wěn)定添加至光生物反應(yīng)器，進(jìn)入穩(wěn)定培養(yǎng)階段，此時(shí)生物量為50g/L。(3)米用過濾的辦法分離出微藻,直接投入沼氣發(fā)酵器。(4)微藻在沼氣發(fā)酵器停留時(shí)間45天，50 %轉(zhuǎn)變成沼氣，30 %轉(zhuǎn)變沼液，20 %成為沼渣。沼氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐備用，沼液回流至光生物反應(yīng)器，沼渣作為肥料備用。本實(shí)施例實(shí)施效果完成了每天100L尿液污水的處理，不需要尿液以外的任何營養(yǎng)源實(shí)現(xiàn)了微藻培養(yǎng)和沼氣發(fā)酵的自耦合過程，將太陽能轉(zhuǎn)化為沼氣能，高效地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了尿液處理、能源制造和高效的無機(jī)有機(jī)復(fù)合肥料生產(chǎn)三個(gè)目標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟將尿液 投入接種有微藻的光生物反應(yīng)器中，在該光生物反應(yīng)器中微藻在尿液的作用下快速生長， 當(dāng)微藻的濃度達(dá)到0. 5g/L 50g/L時(shí)，將微藻從光生物反應(yīng)器中分離出來，并置于沼氣發(fā) 酵器中，發(fā)酵3-45天，生成沼氣、沼液和沼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述 的尿液投入光生物反應(yīng)器中的量為在微藻穩(wěn)定培養(yǎng)階段添加尿液的體積分?jǐn)?shù)為1/50 1/2000，在微藻馴化階段添加尿液的體積分?jǐn)?shù)根據(jù)微藻生長速度的加快逐漸增加，但最終 不超過穩(wěn)定培養(yǎng)階段時(shí)的體積分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 光生物反應(yīng)器中的微藻直接取自各類含藻水體，或者直接購買藻種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 光生物反應(yīng)器中設(shè)有水，該水為純水、自來水、雨水或河水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 微藻從光生物反應(yīng)器中分離采用離心、過濾或絮凝中的任何一種分離手段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 微藻從光生物反應(yīng)器中分離出來后采用傳統(tǒng)的超聲波法對(duì)微藻細(xì)胞進(jìn)行破碎后，再進(jìn)入沼 氣發(fā)酵器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 沼氣發(fā)酵器的溫度為35 40°C，pH值范圍取6. 8 7. 5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 沼液回流至光生物反應(yīng)器，作為微藻生長補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)，并且自身也得到凈化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 沼渣用作有機(jī)肥，尿液過量時(shí)為有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，促進(jìn)農(nóng)作物或其它植物生長。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尿液資源化和能源化的處理方法，其特征在于，所述的 沼氣全部直接進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，或者通過氣體分離器分離出co2后再輸入儲(chǔ)氣罐，分離出的co2 通入光生物反應(yīng)器增加水中co2的濃度，促進(jìn)微藻生長。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尿液資源化和能源化的處理方法，該方法包括以下步驟將尿液投入接種有微藻的光生物反應(yīng)器中，在該光生物反應(yīng)器中微藻在尿液的作用下快速生長，當(dāng)微藻的濃度達(dá)到0.5g/L～50g/L時(shí)，將微藻從光生物反應(yīng)器中分離出來，并置于沼氣發(fā)酵器中，發(fā)酵3-45天，生成沼氣、沼液和沼渣。沼氣作為能源利用，沼液返回光生物反應(yīng)器回收，沼渣用作有機(jī)肥或復(fù)合肥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用尿液作為整個(gè)系統(tǒng)唯一的營養(yǎng)物質(zhì)來源，無需其它任何營養(yǎng)源即可良好地運(yùn)行，持續(xù)地生長微藻，并穩(wěn)定地產(chǎn)生沼氣和有機(jī)肥或復(fù)合肥。尿液就地取料，不需搜集，不需運(yùn)輸，作為系統(tǒng)唯一的人工進(jìn)料，也不需購買，完全免費(fèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，易于制造和安裝。
文檔編號(hào)C05F5/00GK102653775SQ20121015327
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者靳強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)