CN104220644A - 用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从含铵的流体中回收氮的方法和一种用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统。该方法包括：-提供包含阳极的阳极隔室；-提供包含阴极的阴极隔室，-其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开；-在阳极隔室中提供含铵的流体且在阴极隔室中提供第二流体；-在阳极和阴极之间施加电压；并且-从阴极隔室中提取氮。

Description

用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统
本发明涉及一种用于从含铵的流体中回收氮的方法。这样的方法从流体中提取例如呈分子氮(N2)或氨(NH3)形式的氮。例如在污水处理厂中这是重要的，因为铵被认为是污染物。
用于回收氮的常规方法包括使用NH3汽提塔。该设备与气体洗涤器相似。含铵的流体接触逆流的气流，该逆流的气流从水中将铵以氨的形式汽提出来。然而，该过程是能源密集的而且要求大量的化学品。
本发明的目的是防止或至少减小上述缺点并提供一种用于从含铵的流体中回收氮的节能的方法。
此目的通过根据本发明的用于从含铵的流体中回收氮的方法来实现，该方法包括
-提供包含阳极的阳极隔室；
-提供包含阴极的阴极隔室，其中通过至少一个离子交换膜将这些隔室隔开；
-在阳极隔室中提供含铵的流体且在阴极隔室提供第二流体；
-在阳极和阴极之间施加电压；并且
-从阴极隔室中提取氮。
在本发明的上下文中，术语“铵”将理解为NH4 +离子，术语“分子氮”将理解为N2，以及“氨”将理解为NH3(例如，呈气相(g)或在溶液中(aq))。术语“回收氮”将理解为回收含氮的化合物，诸如分子氮或氨(NH3)。铵态氮将理解为NH4 +和/或NH3形式的氮。
铵离子将从阳极隔室被传输穿过离子交换膜。而且，H+离子将在阴极处被消耗，例如通过还原成氢。由于在阴极处该H+离子的消耗，阴极隔室的pH将升高。这使得能够通过根据以下反应形成氨而使氮挥发且回收：
NH4 ++OH－→NH3+H2O
氨(NH3)能够通过用诸如O2或H2的气流吹扫而从阴极隔室中被提取：
因此，铵态氮以能量有效的方式被回收。而且，无需添加化学品来增加pH。
所述至少一个离子交换膜例如是阳离子交换膜(CEM)、阴离子交换膜(AEM)、双极性离子交换膜(BEM)或电荷镶嵌膜(charge mosaic membrane，CMM)。优选地，将阳极隔室和阴极隔室隔开的膜包括CEM，因为使用CEM转移来自阳极室的NH4 +是最有效的。
优选地，施加的电压在10mV-50V范围内，更优选地在50mV-10V范围内，且最优选地在100mV-5V范围内，例如1V-2V。
电压优选地为直流电压。
优选地，根据本发明的方法包括提供生物电极作为阳极和/或阴极的步骤。
换言之，阳极和阴极被提供作为生物电化学系统的组件。
照惯例，生物电化学系统被分成两类，即微生物电解池(MEC)和微生物燃料电池(MFC)。
在常规的MEC中，电压被施加用于电解水以产生H2。通常阳极被提供作为生物电极以氧化用于产生电子的有机化合物。该电子用来将在阴极处使质子(H+离子)还原成氢气。MEC的目的是在阴极处产生产物，在大多数情形中，该产物是氢气。相反地，根据本发明的方法目的在于回收例如氨或分子氮形式的氮。
在常规的微生物燃料电池(MFC)中，有机化合物被细菌消耗以产生(生物阳极)电子和/或消耗(生物阴极)电子来产生电流。换言之，常规的MFC的目的是产生电。相反地，本发明的目的在于氮回收。
而且，常规的MFC在阳极和阴极之间不施加诸如在根据本发明的方法中的电压。
因此，应注意，标准的MEC和MFC严格来说不适合用于通过根据本发明的方法提供的部件，因为本方法目的在于回收氮，而不是仅仅氢气的产生或电的产生，且电压被施加在阳极和阴极之间。因此，更广义的术语生物电化学系统将被使用，即生物电化学系统是其中诸如细菌的微生物产生电子或消耗电子的任何系统。特别地，生物电化学系统包括包含一个或多个生物电极的系统。
生物电极是设置有微生物的阳极，微生物诸如例如呈电极上的生物膜形式的细菌。
生物电极的微生物催化在阳极和/或在阴极处的反应，因此提高能效。
优选地阳极被提供作为生物电极。
生物电极的细菌催化阳极反应。这提高了能效。
由于在阳极处的有机化合物的氧化，根据本发明的方法的氮回收甚至是更有效的。由细菌产生的电子降低了被必须施加到阳极和阴极两端的电压，因此降低了系统的功耗并产生有效的方法。
而且，根据本发明的方法具有无需化学品来增加在阴极处的pH的优点。
例如，有机化合物包括乙酸盐或其他脂肪酸、肌酸酐、有机酸、肌酸或糖类。络合的有机化合物能够由生物电极的细菌逐步地被分解。
例如，在生物阳极处的乙酸根的氧化反应由下式给出：
CH3COO－+4H2O→2HCO3 －+9H++8e－
所以，对于每摩尔的乙酸根，由细菌产生8mol的电子。优选地，方法中的含铵的流体包含能够被生物电极的细菌氧化的有机化合物，例如该流体包含污水流。可选择地，有机化合物能够被添加到含铵的流体。
例如由于上述反应在阳极处产生的至少一些质子将穿过膜到达阴极隔室。这增加了NH3、N2和/或H2的产生。
优选地，生物阳极被提供在厌氧的阳极隔室中。
优选地，本发明的方法包括控制电压以控制离子传输速率。通过增加在阳极和阴极之间的电压，电流密度增加且因此离子传输增加。这导致了增加的铵传输。因此，通过借助于增加的电压授予多点儿的能量，能够获得更高的回收率。因此，通过控制电压，能够控制回收速率和能量消耗。
根据本发明的方法能够与例如作为预处理或后处理的其他处理方法结合。例如，根据本发明的方法与MAP(磷酸铵镁)沉淀法结合。优选地尿或含尿流体的流体首先用MAP法处理，因此将磷从流体中除去。MAP过程的上清液随后用根据本发明的方法处理，以便有效除去流体中的氮。
优选地，根据本发明的方法包括在阴极隔室中提供具有7以上的pH的步骤，优选地8以上的pH，更优选地9以上的pH，最优选地10以上的pH的流体。
如上提及的，在阴极处的pH由于在阴极处的H+消耗将自然地增加。在本发明的方法中，此pH的增加未被抵消，正如例如对MEC或MFC的常见做法。而且，提供具有增加的pH的流体的步骤可以包括主动增加流体的pH，例如通过添加氢氧化钠(NaOH)。
在阴极处相对高的pH能够根据以下反应使氮回收：
NH4 ++OH－→NH3+H2O
在根据本发明的优选的实施方案中，提取氮包括提取氨，且方法还包括将氨供给到燃料电池的步骤。
在此实施方案中，氮至少以氨(NH3)的形式被提取，例如以氨气的形式。氨被提取并供给到燃料电池。两种情况是有区别的。
在第一种情况中，氢气和氨两者在阴极隔室中产生。氨根据上述反应产生且氢气通过在阴极处的H+离子还原而产生。例如，燃料电池是质子交换膜燃料电池或固体氧化物燃料电池(SOFC)，或者一个是氢气燃料电池且一个是氨燃料电池的两个独立的燃料电池被提供。
出人意料地，燃料产生的能量含量超过电压供给的能量要求，因此导致获得净的能量增加。例如电压供给能够通过燃料电池被驱动且剩余的能够被用于其他目的。
在第二种情况中，在阴极隔室中的流体包含氧气(O2)或优选地，氧气被提供给阴极隔室。H+离子能够与可利用的氧气(O2)反应以形成水(H2O)，而不是氢气，且阴极隔室的输出将基本上包含氨，氨能够被供给到氨燃料电池。
应注意在产生电之前，无需预处理氨。
在根据本发明的可选择的优选的实施方案中，提取氮包括提取分子氮(N2)且该方法还包括提供附加的阳极的步骤。
附加的阳极的作用是氨被分解成分子氮，且根据配置，还分解成氢气或水。
优选地，但非必须地，阳极和附加的阳极通过离子交换膜彼此隔开。
优选地，相对于阴极，阳极和附加的阳极保持基本上相同的电势，例如通过连接它们是并联的。
可选择地，附加的阳极是生物阳极。
附加的阳极可以被布置在阴极隔室或在附加的隔室中。
当附加的阳极被提供在阴极的隔室中时，换言之，阳极被提供在通过离子交换膜与阴极隔室隔开的阳极隔室中，且阴极隔室包括附加的阳极和阴极两者，氨将根据以下反应在附加的阳极处被氧化：
2NH3→N2+6H++6e－
在阴极处，质子将被还原成氢气。因此，分子氮(N2)和氢(H2)两者在阴极隔室中产生。
优选地，该方法包括分别提取分子氮和氢。分子氮将在附加的阳极处产生并因此能从在附加的阳极附近的出口处提取。另一方面，氢气将在阴极处产生并因此优选地氢气从在阴极附近的出口处提取。
在可选择的优选实施方案中，根据本发明的方法还包括以下步骤：
-在阳极隔室和阴极隔室之间提供附加的隔室并将附加的阳极布置在附加的隔室中；
-通过第一离子交换膜将阳极隔室和附加的隔室隔开；且
-通过第二离子交换膜将附加的隔室和阴极隔室隔开。
与两个电极在阴极隔室中的上述实施方案相比，通过在阳极隔室和阴极隔室之间提供附加的隔室，能够获得在附加的阳极处和在阴极处不同的反应。优选地，在阴极处产生的氢氧根离子(OH－)穿过第二离子交换膜到达包括附加的阳极的附加的隔室。在附加的隔室中，根据2NH3→N2+6H++6e－，氨被分解成分子氮和质子。对于每摩尔NH3，形成3mol的电子。H+离子与氢氧根(OH－)反应以形成H2O。因此，氮以分子氮(气体)的形式被提取，而且还产生水。两种物质都是对环境友好的。
优选地第一膜是阳离子交换膜。优选地第二膜，即在阴极隔室和附加的隔室之间的膜是阴离子交换膜。
在根据本发明的更优选实施方案中，该方法包括将来自阳极隔室的流体供给到包含附加的阳极的隔室的步骤。
附加的阳极在有附加的阳极的隔室，即在阴极隔室或附加的隔室中分解来自流体的氨。通过将来自阳极隔室的流体的至少一部分供给到该隔室，在阳极隔室的流出物中剩余的氨能够在包含附加的阳极的隔室中被分解。优选地来自阳极隔室的流体或部分流体被周期性地供给到包含附加的阳极的隔室。
在根据本发明的优选的实施方案中，该方法包括向阴极隔室供应氧气的步骤。
通过向阴极隔室供应氧气(O2)，由于氧气(O2)、电子(e－)和H+离子之间的反应而能够形成水(H2O)。例如在只关心产生诸如氨(NH3)或氮(N2)的铵反应产物，而不期望氢产生的情况下，这是有优势的。由于质子与氧气的反应，水而不是氢将在阴极处产生。而且，O2还原需要比H+还原少的能量，因此进一步增加了根据本发明的方法的能量效率。
而且，电流密度被增加，且因此NH4 +离子的传输速率被增加。
优选地，根据本发明的方法包括提供含尿的流体作为含铵的流体，优选地尿浓度是高的，最优选地100％。
尿包含相对高水平的尿素形式的氮。尿素分解成氨和铵。例如，污水处理厂由于尿必须除去相当大量的铵和氨。特别地，因为污水中约80％的氮来源于尿。根据本发明的方法特别适合于此任务。
优选地，该方法包括收集从其他污水流流体中分离出的尿的步骤，以使尿的分离处理是可能的。应注意尿包含另外一些有机化合物，诸如例如脂肪酸、有机酸、蛋白质、多糖和类脂。尿中可氧化的有机化合物的典型量高达10g/L。对于其中使用生物电极的根据本发明的方法，这样的化合物能够被生物氧化，且另外在此过程中产生电子。这导致污水的有效处理。而且，诸如污水的含铵的流体的处理是可持续的。能量能够从该过程中获得，且COD和氮从流体中被除去。
在根据本发明的优选实施方案中，该方法包括提供具有≥0.5g/L，优选地>1g/L，更优选地>5g/L，且最优选地>10g/L的铵态氮浓度的含铵的流体。
本发明还涉及用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统，包括
-阳极隔室，其包含阳极；
-阴极隔室，其包含阴极；
-其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开；
-电源，其连接到阳极和阴极；以及
-附加的阳极。
例如，该电源包括电压供给或电流源。
如上所述的用于回收氮的方法的相同效果和优势适用于关于生物电化学系统。
在附加的阳极处，氨分解成氮和质子，氮和质子能够被还原以获得分子氮和水或分子氮和氢。
可选择地，阳极和/或阴极被提供作为膜电极组(MEA)。当氧气供应是期望的时，这是特别有利的。
在根据本发明的第一优选的实施方案中，生物电化学系统的附加的阳极被布置在阴极隔室中。
在根据本发明的第二优选的实施方案中，附加的隔室被布置在阳极隔室和阴极隔室之间，其中附加的隔室包括附加的阳极，且通过第一离子交换膜将阳极隔室与附加的隔室隔开，且通过第二离子交换膜将附加的隔室与阴极隔室隔开。
在根据本发明的更优选实施方案中，该系统包括连接至燃料电池的气体出口。
特别地，在这种情况下，氢由生物电化学系统产生并且连接至燃料电池能够使氢转化成电。产生的能量能够被用作生物电化学系统的电源。优选地根据本发明的系统的电源由燃料电池形成，即无需独立的电源。可选择地，燃料电池起到附加电源的作用。
可选择地，用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统，包括包含阳极的阳极隔室、包含阴极的阴极隔室、连接到阳极和阴极的电源以及连接到燃料电池的气体出口，其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开。
在根据本发明的更优选实施方案中，阳极隔室的流体出口连接到包含附加的阳极的隔室，即阴极隔室或附加的隔室的流体入口。
通过将阳极隔室的流体的至少一部分提供到围绕附加的阳极的流体，在入口隔室的流体中任何剩余的铵能够通过附加的阳极被分解。优选地，该连接件包括耦合至控制机构的阀，该阀用于将流体从阳极隔室定期地供给到阴极隔室或附加的隔室。
优选地，根据本发明的系统用于执行根据本发明的方法。
使用附图说明本发明的进一步的优势和细节，其中：
-图1图示了根据本发明的方法的第一实施方案，其中产生氢和氨；
-图2图示了根据本发明的方法的第二实施方案，其中产生氨；
-图3图示了根据本发明的方法的第三实施方案，其中在阴极隔室中的附加的阳极被提供且产生分子氮和氢；
-图4图示了根据本发明的方法的第四实施方案，其中在阴极隔室中的附加的阳极被提供且产生分子氮和氢；
-图5图示了根据本发明的方法的第五实施方案，其中附加的隔室被提供且附加的阳极被提供在此附加的隔室内；
-图6显示了呈pH、电流和电池电压随时间变化的曲线图形式的实验结果；以及
-图7显示了MAP方法与根据本发明的方法结合的框图。
在图1-5中，相似的元件被赋予相同的附图标记，但以一百递增，例如，图1中的元件14分别与图2、3、4和5中的114、214、314、414相似。
第一生物电化学系统2(图1)包括带有生物阳极6的阳极隔室4和带有阴极10的阴极隔室8。通过阳离子交换膜12将阳极隔室4和阴极隔室8隔开。生物阳极6和阴极10连接电源14。
阳极隔室4包括入口16，该入口16用于将尿提供给阳极隔室4，如由箭头指出的。阴极隔室8包括用于提取氢氨混合物(H2/NH3)的出口18。阳极隔室包括用于释放流出物的出口20。优选地，该流出物被定期释放，例如借助于通过控制机构控制的阀。流出物可选择地被供给到用于除去磷的系统。由于流出物中低的碳酸盐/碳酸氢盐浓度，这是特别有效的。而且，阳极的低pH对于回收磷是有利的，因为碳酸根(CO3 2-)能够在低pH下易于被汽提为CO2：
溶液中较少的碳酸根意味着在磷回收为磷酸钙(例如，羟磷石灰，Ca5(PO4)3(OH))期间，将形成较少的碳酸钙(CaCO3)。因此磷的回收变得更有效。
阴极隔室8的出口18连接到燃料电池22，该燃料电池22用于电的产生。由燃料电池22产生的电量超过电源14的电力消耗且产生的电力的一部分被引导到电源14以供给过程动力。
通过入口16向阳极隔室4提供的尿包括铵离子(NH4 +)和有机化合物(COD)，诸如乙酸根离子(CH3COO－)。生物电极6的细菌将根据以下反应氧化乙酸根：
CH3COO-+4H2O→2HCO3 -+9H++8e-
对于每摩尔的乙酸根，在生物阳极6处产生8摩尔的电子。
连接至这些电极的电源14提供附加的驱动力，该驱动力用于将铵从阳极隔室4传输到阴极隔室8(箭头A)。由于这增加的能量，获得更高的电流密度，导致了高的铵传输。在阴极10处，质子(H+)被还原形成氢气(H2)：
3H2O→H2+2OH-+H2O
由于阴极10的质子的消耗，阴极隔室8的pH增加。这能够使在阴极隔室中的铵离子根据以下反应进行反应：
NH4 ++OH-→NH3+H2O
因此，产生的氢和氨能够从出口18被提取且被供给到改良的燃料电池22。改良的燃料电池能够从氢和氨两者产生电。可选择地，改良的燃料电池由固体氧化物燃料电池(SOFC)替换。
生物电化学系统102(图2)包括带有生物阳极106的阳极隔室104和带有阴极110的阴极隔室108。再次地，通过阳离子交换膜112将阳极隔室104和阴极隔室108隔开。阳极106和阴极110连接到电源114。尿通过入口116提供到阳极隔室104。在阴极隔室108产生的氨(NH3)通过出口118提取。来自阳极隔室104的流出物通过出口120被定期释放。
通过出口118提取的氨被供给到氨燃料电池122以产生电。再次地，产生的能量超过电源114的能量需求且一部分电能能够用于供给电源114动力。阴极隔室108还包括入口121，该入口121用于向阴极隔室108中的流体提供氧气(O2)。
在阳极隔室104中，相同的反应如关于图1中描述的进行。在阴极隔室中，氧气(O2)的可用性能够使得在阴极处进行以下反应：
4H++O2+4e-→2H2O
因此，基本上没有氢气产生且阴极隔室108的出口118主要释放氨。
生物电化学系统202(图3)包括带有生物阳极206的阳极隔室204、包括阴极210和附加的阳极211的第二隔室208。通过阳离子交换膜212将阴极210和附加的阳极211与阳极206隔开。阳极206、阴极210和附加的阳极211连接到电源214。
在此实例中，因为阳极206和附加的阳极211并联连接，阳极206和附加的阳极211的电压基本上是相同的。应注意这不是必须的情况且电极的电压可以根据本发明分别控制。
阳极隔室204包括用于提供尿的入口216，且阴极隔室208包括用于释放分子氮(N2)的第一出口217和用于释放氢气(H2)的第二出口218。而且阳极隔室204包括用于定期释放流出物流体的出口220。
在阳极隔室204的反应与如上述描述的相同。在第二隔室208中，由于附加的阳极211，附加反应发生。在附加的阳极211处，隔室208中的氨(NH3)根据以下反应被分解：
2NH3→N2+6H++6e-
在阴极处，质子被氧化以形成氢气。因此在隔室208中，分子氮在附加的阳极211处形成且氢气在阴极210处形成，使得出口217基本上包括N2(g)且出口218基本上包括H2(g)。
生物电系统302(图4)显示如图3中相似的布置。图3和图4的系统之间的不同在于在系统302中第二隔室308包括入口322，该入口322连接至阳极隔室304的出口320，使得来自阳极隔室304的流出物直接进入第二隔室308。优选地流体被定期供给到第二隔室308。
离开阳极隔室304的流出物还可以包括一些氨，这些氨还能通过使其暴露于第二隔室308中的附加的阳极311而被分解。
在系统402(图5)中，三个隔室被提供：包括生物阳极406的阳极隔室404，包括阴极410的阴极隔室408和包括附加的阳极411的附加的隔室409。通过阳离子交换膜412将阳极隔室404与附加的隔室409隔开，且通过阴离子交换膜413将附加的隔室409与阴极隔室408隔开。阳极406、阳极411和阴极410连接到电源414。尿通过入口416被提供。氮气(N2)通过出口418被释放。
来自阳极隔室404的流出物从阳极隔室404的出口420供给到附加的隔室409的入口422。流体能够通过出口424离开附加的隔室409。而且，阴极隔室408包括用于供给O2的入口421。
在阴极隔室中，氧气(O2)和质子(H+)形成水(H2O)。氢氧根离子(OH－)穿过阴离子交换膜413(箭头B)。因此没有氢气产生且尿中的所有的氨被分解成水和分子氮N2(g),该分子氮N2(g)通过出口418离开。
可选择地，阴极隔室408包括用于剩余气体的出口。
使用图3中的系统202进行实验。该系统以实际的尿操作3天并产生678.08ml的气体，该气体由86％的H2、0.05％的O2和6％的N2组成。图6中的曲线还显示了实验结果。阳极和阴极的相对于Ag/AgCl参比电极的电势被测量。曲线图显示了在3天期间阳极(E阳极)，曲线508和系统(E电池)，曲线500两者的恒定电压水平。在3天运行期间，电流，曲线502稍微下降。阳极的pH水平，曲线506和阴极的pH水平，曲线504是恒定的。而且，氨在实验中被回收。在进一步的实验中，该系统稳定运行超过270天。
在进一步的实验中，使用图1中的生物电化学系统2产生H2和NH3。该实验使用不同类型的膜被实施。结果在下面表格中显示。
表格中的第一栏显示膜的类型：阳离子交换膜(CEM)(膜12)或阴离子交换膜(代替膜12)。该栏还表示是否使用合成的污水(s)或实际的污水(r)。在这种情况下，实际的污水是尿。
第二栏显示以mg/L计的流体的化学需氧量(COD)。COD是流体中可氧化的化合物的总参数。
第三栏显示以A/m2计的电流密度(i)。
第四栏显示库仑效率(ηCE)，其是COD转化为电子的效率。
第五栏显示以百分率计的从流入物中的氮的除去。
最后一栏显示氢效率(ηH2)，其是电流到氢气的效率。
应注意，因为在相对低的电流密度下获得高的除去，同时提供高的氢效率，所以CEM的使用对除去流体中的氮是特别有利的。
根据本发明的方法与另外的处理步骤结合是有利的。例如，根据本发明的方法与磷酸铵镁(MAP)沉淀法结合(图7)。
尿被供给到短期存储器α，短期存储器α能够使尿素水解以形成NH3。而且，存储器α作为缓冲器以调节至系统的流入量。来自存储器α的尿流向磷酸镁铵反应器β，其中形成磷酸镁铵(MAP)，MgNH4PO4·6H2O。例如，NH4 +、Mg2+和PO4 3－在升高的pH下反应以形成MAP。沉淀的MAP如由箭头P所指的被提取，且例如能够被用作肥料。因此，在这个第一处理步骤中，铵和磷两者从流体中除去。然而，不是所有的铵将被沉淀。
来自反应器β的上清液流出物被供给到反应器γ，根据本发明的方法应用于反应器γ中。在此实例中，反应器γ与关于图1描述的系统，即用于产生NH3/H2的生物电化学系统相一致。然而，代替该系统，根据本发明的任何其他系统和方法能够用于反应器γ。
离开反应器γ的经处理的尿将使氮、COD和磷耗尽。氢/氨混合物被供给到固体氧化物燃料电池(SOFC)δ。氧气也供给到燃料电池δ。特别地当根据本发明的不同方法用于反应器γ时，其他类型的燃料电池也可以被使用。
能量将在系统δ中产生且最终产物是对环境无害的N2和H2O。
本发明决不限于上述描述的它们的实施方案。所寻求的权利由在许多修改能够被设想的范围内的以下权利要求限定。例如根据本发明的方法可以对含铵的流体分批或连续运行。

Claims (16)

1.用于从含铵的流体中回收氮的方法，包括：
-提供包含阳极的阳极隔室；
-提供包含阴极的阴极隔室，其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开；
-在所述阳极隔室中提供所述含铵的流体且在所述阴极隔室中提供第二流体；
-在所述阳极和所述阴极之间施加电压；并且
-从所述阴极隔室中提取氮。
2.根据权利要求1所述的方法，包括提供生物电极作为所述阳极和/或所述阴极的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述阴极隔室中提供具有7以上的pH，优选地8以上的pH，更优选地9以上的pH，最优选地10以上的pH的所述流体的步骤。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中提取所述氮包括提取氨，所述方法还包括将所述氨供给到燃料电池的步骤。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中提取所述氮包括提取分子氮，所述方法还包括提供附加的阳极的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中提供附加的阳极包括在所述阴极隔室中提供所述附加的阳极。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
-在所述阳极隔室和所述阴极隔室之间提供附加的隔室并将所述附加的阳极布置在所述附加的隔室中；
-通过第一离子交换膜将所述阳极隔室与所述附加的隔室隔开；并且
-通过第二离子交换膜将所述附加的隔室与所述阴极隔室隔开。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，包括将流体从所述阳极隔室供给到包含所述附加的阳极的隔室的步骤。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，包括将氧气供给到所述阴极隔室的步骤。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，包括提供含尿的流体作为含铵的流体。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，包括提供具有≥0.5g/L，优选地>1g/L，更优选地>5g/L，且最优选地>10g/L的铵态氮浓度的含铵的流体。
12.用于从含铵的流体中回收氮的生物电化学系统，包括：
-阳极隔室，其包括阳极；
-阴极隔室，其包括阴极；
-其中通过至少一个离子交换膜将隔室隔开；
-电源，其连接到所述阳极和所述阴极；以及
-附加的阳极。
13.根据权利要求12所述的生物电化学系统，其中所述附加的阳极被布置在所述阴极隔室中。
14.根据权利要求12所述的生物电化学系统，其中附加的隔室被布置在所述阳极隔室和所述阴极隔室之间，所述附加的隔室包括所述附加的阳极，其中通过第一离子交换膜将所述阳极隔室和所述附加的隔室隔开且通过第二离子交换膜将所述附加的隔室和所述阴极隔室隔开。
15.根据权利要求12、13或14所述的生物电化学系统，包括连接到燃料电池的气体出口。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的生物电化学系统，其中所述阳极隔室的流体出口连接到包含所述附加的阳极的隔室的流体入口。
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