基于尿水分离小便器的尿液中磷回收方法的研究

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磷是人类和动植物必需的营养元素,其是一种不可替代的自然资源。人摄入的磷,除少量被吸收外,绝大多数随尿液和粪便排入到污水中,是许多地区地表水富营养化主要原因之一。   目前水冲厕所生活污水混合收集导致污水体积大,氮磷浓度低,制约了污水中磷回收。尿液仅占生活污水体积1%,但是所含磷占生活污水50%以上。因此,高浓度尿液的分离与收集不仅有利于实现尿液磷回收,也将极大降低后续污水收集及处理负荷。   本文研发集成了一套高浓度尿液小便器源头自动分离收集技术;实现小便器源头高浓度尿液自动分离收集,评价了延迟时间(0、2和4s)(如厕完成至收尿阀关闭时差)和如厕尿量(100、200和300mL)对尿水分离效果的影响;同时,在此基础上,依据鸟粪石结晶法回收磷原理,集成了尿液中磷高效回收工艺,研究了关键参数(Mg/P摩尔比、pH、搅拌速率和搅拌时间以及不同晶核)对鸟粪石沉淀法回收尿液中磷的影响,以及尿液纯度[(V尿/(V水+V尿)](70-100%)对鸟粪石沉淀法回收尿液中磷的影响。研究结果表明,随延迟时间增加,收集的尿纯度下降;而随如厕尿量增加,尿纯度增加。综合考虑磷回收率以及成本效率因素,确定鸟粪石沉淀发回收尿液中磷工艺最佳反应参数设置为:Mg/P摩尔比1.3,搅拌时间10min,搅拌速率200r/min,沉淀时间0.5h;在尿液充分水解的条件下不需调节pH。磷回收工艺最佳参数条件下,70-100%尿纯度中尿液磷回收率大于96%。可见,本研究研发的基于尿水分离小便器的尿液磷回收技术,有效实现了高浓度尿液的分离和收集,满足磷资源的高效回收需求,具有应用前景。研究结果对我国磷资源可持续利用具有重要意义。
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