一种同步处理人粪尿的方法和微生物脱盐池技术

本发明专利技术提供了一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。本发明专利技术提供的方法仅需添加少量的镁离子即可完成对人类尿液中氨氮和磷酸盐的处理。根据实验结果可知，本发明专利技术提供的方法对尿液中氨氮的去除率最高可达94.4％，对磷酸盐的去除率最高可达99％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人粪尿处理
，特别涉及一种同步处理人粪尿的方法和微生物脱盐池。
技术介绍
磷酸铵镁(Magnesiumammoniumphosphate,MAP)结晶法是一种常用的人类尿液的处理方法，其主要原理为:通过向尿液中添加六水氯化镁，生成磷酸铵镁晶体，将尿液中的氨氮、磷酸盐收集去除。磷酸铵镁结晶过程的反应方程式为：Mg2++NH4++PO43-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓。新鲜尿液中含有氨氮大约525mg/L，磷酸盐大约185mg/L，基本不含镁离子。而结晶生成的磷酸铵镁的分子式为MgNH4PO4，从分子式可以看出氨氮、磷酸盐和镁离子是以1:1:1的摩尔比结合的。但是，因为新鲜尿液中氨氮的含量要高于磷酸盐的含量，所以现有的磷酸铵镁结晶技术中基本都是同时添加镁离子和磷酸盐，且添加的镁离子的量是以氨氮为基准才能够使得尿液中的氨氮达到最大限度的回收，氨氮和磷酸盐回收率在90％以上。根据现有技术方案可知，虽然磷酸铵镁结晶技术能够一定程度上回收人类尿液中的氨氮和磷酸盐，但是却需要添加大量的镁离子和磷酸盐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同步处理人粪尿的方法和微生物脱盐池，本专利技术提供的方法仅需添加少量的镁离子即可完成对人类尿液中氨氮和磷酸盐的处理。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。优选的，所述微生物脱盐池包含阳极系统、阴极系统、外电路系统和处于阳极系统与阴极系统之间的脱盐系统；所述阳极系统设置有人粪液和阳极电极；所述阴极系统设置有磷酸盐缓冲液和阴极电极；所述脱盐系统进水为所述结晶预处理液。优选的，所述脱盐系统和阳极系统由阴离子交换膜分隔；所述脱盐系统和阴极系统由阳离子交换膜分隔；阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列将脱盐系统分隔成至少一个处理室。优选的，所述人粪液中人粪和水的体积比为(0.8～1.5):1。优选的，所述磷酸盐缓冲液由KH2PO4和K2HPO4·3H2O组成。优选的，所述KH2PO4在磷酸盐缓冲液中的浓度为0.05～0.1mol/L；所述K2HPO4·3H2O在磷酸盐缓冲液中的浓度为0.01～0.1mol/L。优选的，所述阴极电极为镀铂量为0.1～1mg/cm2的镀铂碳纸。优选的，所述阳极系统、阴极系统和脱盐系统的容积之比为2:2:(1～3)。本专利技术还提供了一种微生物脱盐池，包括壳体、外电路以及设置在所述壳体内的阳极室、阴极室和脱盐室，所述脱盐室位于阳极室和阴极室中间；所述脱盐室和阳极室由阴离子交换膜分隔；所述脱盐室和阴极室由阳离子交换膜分隔；所述阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列将脱盐室分隔成至少一个处理室；所述阳极室中包含阳极电极；所述阴极室中包含阴极电极；所述阳极电极和阴极电极通过外电路连接。优选的，所述外电路中串联了至少一个电阻。本专利技术提供了一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。本专利技术在磷酸铵镁结晶预处理阶段添加的镁离子浓度以尿液中的磷酸根为基准，在预处理过程基本能够将尿液中的磷酸根除尽，而氨氮的去除率较低；在微生物脱盐池中所述人粪作为微生物脱盐池的燃料，利用阳极上的产电微生物氧化人粪中的有机物产生电能，在阴极电极和阳极电极之间形成电场，来推动脱盐室中磷酸根离子和氨氮的脱除。本专利技术提供的方法仅需添加少量的镁离子即可完成对人类尿液中氨氮和磷酸盐的处理。根据实验结果可知，本专利技术提供的方法对尿液中氨氮的去除率最高可达94.4％，对磷酸盐的去除率最高可达99％。附图说明图1为本专利技术实施例提供的微生物脱盐池的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。本专利技术对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液。本专利技术对所述磷酸铵镁结晶预处理的实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的磷酸铵镁结晶法进行即可，本专利技术优选向待处理的尿液中添加镁离子，得到混合物体系。在本专利技术中，所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1，优选为(1～1.8):1，更优选为(1.3～1.5):1。本专利技术中镁离子的添加量以尿液中的磷酸根为基准，在预处理过程基本能够将尿液中的磷酸根除尽，而氨氮的去除率较低。本专利技术对所述镁离子的来源没有特殊要求，具体的可以通过氯化镁、硫酸镁或硝酸镁等含镁离子的物质进行添加。本专利技术优选的选择氯化镁来添加镁离子。本专利技术优选调节所述混合物体系至碱性，使得所述混合物体系在碱性条件下进行磷酸铵镁结晶预处理。在本专利技术中，所述混合物体系的pH值优选为8～10，可具体为8、9或10。本专利技术优选通过碱性物质对所述混合物体系的碱性进行调节。在本专利技术中，所述碱性物质可具体为氢氧化钠或氢氧化钾等。得到所述结晶预处理液后，本专利技术将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理。在本专利技术中，所述微生物脱盐池优选包含阳极系统、阴极系统、外电路系统和处于阳极系统与阴极系统之间的脱盐系统；所述脱盐系统进水为所述结晶预处理液。在本专利技术中，所述阳极系统内优选设置有人粪液和阳极电极；所述人粪液包括人粪和水，所述人粪和水的体积比优选为(0.8～1.5):1，具体的可以为0.8:1、0.9:1、1.0:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1或1.5:1。本专利技术优选将所述人粪捣碎之后再与水进行混合，本专利技术对所述捣碎的程度没有特殊要求，能够使得人粪与水混合均匀即可。在本专利技术中，所述人粪作为微生物脱盐池的燃料，利用阳极上的产电微生物氧化人粪中的有机物产生电能，在阴极电极和阳极电极之间形成电场，来推动脱盐室中磷酸根离子和氨氮的脱除。本专利技术对所述阳极电极的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的阳极电极即可，具体的可以为碳毡。在本专利技术中，所述阴极系统优选设置有磷酸盐缓冲液和阴极电极。在本专利技术中，所述磷酸盐缓冲液优选由KH2PO4和K2HPO4·3H2O组成；所述KH2PO4在磷酸盐缓冲液中的浓度优选为0.05～0.1mol/L，更优选为0.055～0.09mol/L，最优选为0.06～0.066mol/L；所述K2HPO4·3H2O在磷酸盐缓冲液中的浓度优选为0.01～0.1mol/L，更优选为0.02～0.8mol/L，最优选为0.035～0.5mol/L。本专利技术对所述阴极电极的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的阴极电极即可，具体的可以为镀铂碳纸。在本专利技术中，所述镀铂碳纸的镀铂量优选为0.1～1mg/cm2，更优选为0.2～0.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。

【技术特征摘要】
1.一种同步处理人粪尿的方法，包括如下步骤：对人尿液进行磷酸铵镁结晶预处理，得到结晶预处理液；将所述结晶预处理液和人粪经微生物脱盐池进行脱氮、除磷处理；所述磷酸铵镁结晶预处理过程中的镁离子和尿液中磷酸根离子的物质的量之比为(0.9～2):1。2.根据权利要求1所述的同步处理人粪尿的方法，其特征在于，所述微生物脱盐池包含阳极系统、阴极系统、外电路系统和处于阳极系统与阴极系统之间的脱盐系统；所述阳极系统设置有人粪液和阳极电极；所述阴极系统设置有磷酸盐缓冲液和阴极电极；所述脱盐系统进水为所述结晶预处理液。3.根据权利要求2所述的同步处理人粪尿的方法，其特征在于，所述脱盐系统和阳极系统由阴离子交换膜分隔；所述脱盐系统和阴极系统由阳离子交换膜分隔；阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列将脱盐系统分隔成至少一个处理室。4.根据权利要求2所述的同步处理人粪尿的方法，其特征在于，所述人粪液中人粪和水的体积比为(0.8～1.5):1。5.根据权利要求2所述的同步处理人粪尿的方法，其特征在于，所述磷酸盐缓冲液由KH2PO4和K2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝刚，李云龙，李家欣，杨盟，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11