摘要：

尿液含有生活污水中80%的氮和50%的磷,且体积不到总污水的1%。若将尿液分离收集可极大减少生活污水的氮磷含量,且利于尿液中氮磷的回收利用。本论文对以鸟粪石形式回收源分离尿液中的氮磷进行了较系统的分析和实验研究。 新鲜尿液中氨氮含量约为/L,磷含量约为500mg/L,而完全水解的尿液中氮磷浓度分别约为/L和300mg/L,水解后的尿液特性发生较大变化。实验对尿液的水解特性进行了探讨,得出纯净尿液的自然水解速率非常缓慢,经过两个多月后水解率约为80%,氨氮浓度由880mg/L增至/L,总氮含量由/L降至/L,磷浓度由384mg/L降至230mg/L,pH值由6。30增至9。13。为了促进尿液水解,进行了投加脲酶和活性污泥实验,比较了脲酶和活性污泥促进尿液水解的效果,当脲酶(120U)投加量为4。0mg/L或活性污泥(干重)投加量为6。6g/L时,尿素氮含量约为/L的新鲜尿液可在两天内完全水解,尿液水解后其pH值由6。5升高至9。2左右,导致自发形成各种钙镁磷沉淀物,这也是磷浓度降低的主要原因。 对脲酶水解后的尿液进行了投加氯化镁生成鸟粪石实验,考察不同镁磷比条件下(摩尔比Mg/P=1~1。

5)磷的回收率和鸟粪石沉淀的纯度。结果发现水解后的尿液pH约为9。20,在不调节pH值的情况下,当Mg/P=1。4时,可回收99。43%的磷和9%的氨氮,沉淀产量约为2。1g/L,经元素分析法测定氨氮和磷的含量接近理论值,所得沉淀物纯度很高。 对脲酶和活性污泥两种方法水解后的尿液在镁磷摩尔比为1。4时进行了沉淀实验,磷的回收率都在98%以上。经XRD技术对生成的沉淀分析表明,所得沉淀物均为高纯度的鸟粪石,因此添加脲酶和活性污泥对鸟粪石的形成具有同样的效果。 温度对鸟粪石形成的影响实验得出,相同的尿样在低温时pH值升高,使得反应速率加快,但对鸟粪石的生成量无影响,且反应温度在0~30℃范围内,沉淀反应在2min内基本完成。然而可适当加大反应时间至15min,以利于晶体的成长。 对没有水解的新鲜尿液(pH≈6。50),当镁磷投配比为1。4时,调节尿样的pH=7~9。5进行沉淀实验,发现在pH=9。5时,可回收95%的磷,沉淀产量约为4。7g/L,较水解尿样有所提高,主要是因为新鲜尿液中的磷含量比较高。 为完全回收尿液中的氮,对完全水解后的尿液(pH=9。22)采用同时投加氯化镁和磷酸二氢钠的方法进行了沉淀实验,在Mg/P/N=1。

2:0。8:1时,发现氮磷的去除率分别为38。52%和60。23%,反应后尿液pH下降为4。3左右。显然投加的镁磷剩余量很大,主要是因为投加的磷源中含有大量的氢离子使得沉淀不能完全进行。当投加一定量的NaOH中和该氢离子(OH~-/H~+=0。8)时,可回收99%以上的磷和约85%的氨氮,沉淀产量约为106g/L。若不投加NaOH,降低镁和磷的投配比为摩尔比Mg/P/N=0。52:0。4:1时,磷的去除率为98。97%,氨氮去除率为41。05%,沉淀产量约为35g/L。这表明尿液中的磷和投加的磷均可全部回收,而氨氮只可回收部分。 在最优反应条件下,若只考虑回收尿液中全部的磷,以Mg/P=1。3为投配比,每生成1吨鸟粪石(纯度大于90%),需要约0。5吨无水氯化镁(含量大于99%),而市场上鸟粪石价格较无水氯化镁高,因此回收鸟粪石具有可观的市场价值。

展开