CN111591968A - 一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，该方法以充分水解后的源分离尿液为资源化对象，使用经济易得的硫酸和氢氧化钙/氧化钙为原料，通过分步投加，精确调节钙磷摩尔比至特定值，从源分离尿液中去除碳酸根并依次回收羟基磷酸钙、硫酸铵、硫酸钙等多种产品。与现有技术相比，本发明适合于不同浓度梯度的氮磷资源分步提取，工艺流程简单，原材料价格低，且能实现氮回收率大于90％和磷回收率大于96％的高效氮磷回收，并且可将原材料以硫酸钙的形式回收，回收率大于91％，最终尾水盐度低，能大幅降低尾水的处理成本，在源分离尿液资源化和含高浓度氮磷废水资源化领域具有广阔的应用前景。

Description

一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法

技术领域

本发明属于源分离尿液资源化和含高浓度氮磷废水处理与资源化技术领域，涉及一种源分离尿液中高浓度氮磷分步高效提取回收的方法。

背景技术

氮磷是生物生长的必需营养元素，一个人每年排泄约550升尿液，其中含有约4千克氮(N)、0.4千克磷(P)。我国每年纯粪尿将近6亿吨，经过冲厕系统后产生了高达500亿吨的生活污水，并且生活污水中大约75-80％的氮和多达50％的磷来自尿液，使得每年流失氮磷肥近2000万吨。因此，亟需一种低成本、高效率的尿液氮磷回收技术，直接从尿液中回收氮磷营养元素，在降低污水处理厂处理负荷的同时，还能实现尿液资源化利用，避免了资源的浪费。

尽管人们开发了多种方案回收尿液中的氮磷养分，包括离子交换法、生物法、膜分离法、电化学法等，但是这些技术均因不同原因难以普及。其中，离子交换法通常受到尿液中干扰离子的作用和吸附能力的限制，往往仅适用于低浓度氮磷废水，无法适用于源分离尿液这种高浓度氮磷废水(源分离尿液中，氮含量为4-10g/L，磷含量为0.1-1g/L)；微生物不适合在水解后的源分离尿液中生存，导致生物法回收效果较差；而膜分离法和电化学法通常受到尿液中杂质和干扰离子的影响，在实际应用过程中易面临高污染、低效率和高能耗的问题。

目前，磷沉淀和氮吹脱是真正适用于源分离尿液氮磷资源化工业的技术，其中最具代表性的工艺是源分离尿液的鸟粪石沉淀回收磷和吹脱氨氮回收氮工艺。鸟粪石沉淀和氨氮吹脱技术采用镁盐/氢氧化钠作为外加药剂，尽管在研究和工程应用中均表现出较好的氮磷回收效果，但仍存在严重的弊端：源分离尿液中氨氮浓度通常为磷浓度的十倍以上，导致以六水合磷酸铵镁结晶形式存在的鸟粪石沉淀在回收磷元素的同时也会存有部分氨氮，难以做到完全实现尿液中氮磷的分离回收；碱性条件下回收出的鸟粪石结晶中掺杂有铵根离子，易产生刺激性的氨味，在运输和使用过程中会造成一定的环境污染和危害人体健康。此外，鸟粪石作为一种早期的自然肥料，肥效较低，经济性差，且鸟粪石工艺中使用到的化学药剂氢氧化钠和镁盐往往售价较高，在源分离尿液氮磷资源回收中难以带来可观的经济效益甚至导致负收益，从而限制了从尿液中回收氮磷的市场前景。

除了鸟粪石工艺之外，氢氧化钙作为磷的沉淀剂也常常用于处理高含氮磷的废水。但源分离尿液不同于普通高含氮磷废水，其中的磷主要以无机态磷存在(>95％)，且水解后产生大量的氨氮和碳酸根，使得在使用氢氧化钙等沉淀剂回收时产生多种阴根离子共沉淀(硫酸钙、羟基磷酸钙、碳酸钙共沉淀)，生产出磷含量极低的无效磷肥，且无法实现磷与氮的高效分类回收。由于源分离尿液主要含无机磷和含有大量碳酸根的特点，常规化学药剂沉淀磷并不能取得预期的效果，例如将中国专利“一种含磷废水的处理方法”(CN102139974A)的相关技术应用于源分离尿液的处理中，源分离尿液中存在大量氨氮和碳酸根会消耗大量沉淀剂，且回收得到的磷肥磷含量极低，肥效极差，同时产物和尾水中含有铁、铝等离子，增加尾水处理难度。再例如中国专利“一种高浓度含磷废水的处理方法”(CN109879470A)的相关技术仅适用于磷的回收，且应用于源分离尿液中磷的回收时也会产生大量的碳酸根与磷酸根共沉淀，导致沉淀中磷含量极低(<1％)。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前源分离尿液资源化过程中，沉淀吹脱回收氮磷技术的经济成本较高，回收产物单一，尾水水质较差等问题，而提供一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，该方法是以廉价的氢氧化钙/氧化钙和硫酸为原料，回收高纯度羟基磷酸钙、硫酸铵和硫酸钙为产物的新型源分离尿液资源化实用方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明以充分水解后的源分离尿液为资源化对象，使用经济易得的硫酸和氢氧化钙/氧化钙为原料，通过分步投加，精确调节钙磷摩尔比至特定值，分步从源分离尿液中依次回收羟基磷酸钙(HAP)、硫酸铵、硫酸钙等多种产品，该工艺最终获得的磷以羟基磷酸钙形式存在，其纯度高且直接达到国家磷肥标准，具有较强的经济价值。

具体而言，本发明使用硫酸酸化源分离尿液以去除尿液中碳酸根；再根据严格的钙磷比投加碱性钙盐回收羟基磷酸钙；进一步使用碱性钙盐将pH提升至12左右，并吹脱氨氮回收硫酸铵；过滤尿液中沉淀回收硫酸钙。最终，可基于废水中氮和磷的去除率评价氮磷回收效率，通过所获得羟基磷酸钙沉淀中磷的质量分数评价回收得到的磷肥的优劣，通过所获硫酸钙与投入的硫酸、碱性钙盐的质量比评价原材料回收率。优化工艺条件，形成尿液资源化或者废水深度处理新方法。

本发明所使用到的原材料硫酸、氢氧化钙或氧化钙，比鸟粪石工艺所使用到的镁盐、氢氧化钠价格都要低廉很多。

一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，该方法包括以下步骤：

1)去除碳酸根：向源分离尿液中加入硫酸溶液(调节pH值至4)，并持续曝气吹脱30-60分钟，得到硫酸酸化后的尿液。该过程将源分离尿液中的碳酸根以二氧化碳的形式完全排除。

2)回收磷元素：向硫酸酸化后的尿液中按照钙磷摩尔比(2.8-4):1投加碱性钙物质，之后持续拌6-10小时，经过滤得到富含磷元素的高纯度羟基磷酸钙沉淀(仅在该钙磷摩尔比范围内才能同时获得最高的磷回收效率和产物磷含量)，实现磷的回收。测得源分离尿液总磷相对减少量为计算磷素回收率，测得沉淀磷素含量为产物质量。

3)回收氮元素：向回收磷元素后的尿液中继续加入碱性钙物质，得到碱化后的尿液，之后向碱化后的尿液中持续曝气吹脱8-10小时，吹脱尾气使用稀硫酸吸收，吹脱结束后蒸干稀硫酸，得到硫酸铵结晶，实现氮的回收。计算尿液中氨氮的相对减少量得到氮回收率。

4)回收硫酸钙：将回收氮元素后的尿液进行过滤、烘干沉淀，得到硫酸钙副产物。通过计算原材料投入与产物质量的差值得到原材料的回收率。

进一步地，步骤1)中，所述的源分离尿液为经过充分水解后的源分离尿液。

进一步地，步骤1)中，所述的硫酸溶液中，硫酸的质量分数为10-50％。

进一步地，步骤1)中，曝气吹脱过程中，曝气流量为3.5-4.5L/(min·L)。

进一步地，步骤1)中，曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为3.8-4.2。

进一步地，步骤1)中，曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为4。

进一步地，步骤2)及步骤3)中，所述的碱性钙物质包括氢氧化钙或氧化钙中的一种或两种。使用廉价的氢氧化钙粉末或氧化钙粉末取代常用的氢氧化钠调节pH值，降低原材料成本且避免引进杂质离子。

进一步地，步骤3)中，所述的碱化后的尿液的pH值为11-13。

进一步地，步骤3)中，所述的碱化后的尿液的pH值为12。

进一步地，步骤3)中，曝气过程中，曝气流量为11-13L/(min·L)。

本发明采用与现有技术完全不同的思路和碱性钙盐投加方式，充分运用硫酸钙、碳酸钙和羟基磷酸钙的溶度积和沉淀条件，通过严格的钙磷比投加，达到回收高纯度羟基磷酸钙的目的。针对现有从源分离尿液中回收氮磷技术存在高成本和尾水水质难控制等诸多局限，本发明使用硫酸和碱性钙物质通过严格的调控钙磷比，分别回收高纯度的羟基磷酸钙、硫酸铵，同时能够将原料以硫酸钙的形式回收，可降低原材料成本、回收高含量的氮磷、降低尾水处理难度和回收原材料。

本发明适合于不同浓度梯度的氮磷资源分步提取，工艺流程简单，原材料价格低，且能实现氮回收率大于90％和磷回收率大于96％的高效氮磷回收，并且可将硫酸、碱性钙物质这些原料以硫酸钙的形式回收，回收率大于91％，最终尾水盐度低，能大幅降低尾水的处理成本。本发明在源分离尿液资源化和含高浓度氮磷废水资源化领域具有广阔的应用前景。

本发明的核心是首先使用硫酸将源分离尿液大量的碳酸根以二氧化碳形式吹脱出来，以去除源分离尿液中含量远大于磷酸根的碳酸根含量，这一关键步骤可避免碳酸根与磷酸根的共沉淀和减少后续钙的消耗；再按照钙磷摩尔比2.8-4:1投加氢氧化钙/氧化钙，以此利用硫酸钙和磷酸钙的溶度积差异，避免硫酸钙的共沉，有效回收含量大于96％的高品质磷；随后添加氢氧化钙/氧化钙调节溶液pH至12左右，进一步充分回收硫酸钙，并且使溶液中的99％氮素以游离氨的形式存在；最后吹脱溶液，实验氮素的回收。本发明与传统的鸟粪石回收氮磷方法相比，避免了因尿液中氮素含量远高于磷素含量导致仅能回收大部分磷和少量氮素的缺点，同时还具有多项优点：(1)提前吹脱尿液中碳酸根，避免了碳酸钙在羟基磷酸钙沉淀过程中的共沉淀；(2)分步沉淀磷酸钙和硫酸钙，回收磷素的同时回收原材料(3)能够完全将氮磷元素分别高效回收(N>90％，P>96％)；(4)通过pH精准调控所获得的氮磷产物纯度极高，直接达到国家磷肥标准；(5)原材料避免了昂贵的氢氧化钠和镁的加入，减少原材料消耗，降低了技术成本。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明采用价格便宜的硫酸和氢氧化钙/氧化钙为原材料，借助碳酸钙、羟基磷酸钙、硫酸钙溶度积的差异，通过精确控制钙磷摩尔比，达到分步回收高纯度羟基磷酸钙、硫酸钙和硫酸铵的目的；本发明简单易行，并且回收氮磷的同时回收原材料，也避免了鸟粪石回收氮磷工艺造成的尾水钠盐浓度过高的问题。

2)本发明采用了加硫酸后吹脱二氧化碳这一关键步骤，避免了碳酸钙在羟基磷酸钙沉淀过程中的共沉淀，可提高磷的回收率和产品的磷含量，并有效避免了鸟粪石回收氮磷工艺的尾水盐度过高和直接使用氢氧化钙技术的产品质量较低的问题。

3)本发明中磷以羟基磷酸钙的形式回收，氮以硫酸铵的形式回收，原材料硫酸和氢氧化钙/氧化钙以硫酸钙的形式回收，产物不易挥发，无异味，具有较好的环境效益，并能够降低肥料的健康风险；最终磷综合回收率>96％，氮回收率>90％，原材料回收率>91％，且产物质量高，钙磷产物磷含量高，所获产物均能满足国家磷肥标准。

4)本发明应用范围广，适用于不同氮磷浓度的源分离尿液和高碳酸根含量的氮磷废水资源化，且回收过程不受尿液其他成分的干扰。

5)本发明采用硫酸酸化再吹脱二氧化碳这一关键步骤中将源分离尿液酸化至pH值为4左右，可有效使尿液中病原微生物失活，使得所获产物无需进一步灭菌处置。

6)本发明的羟基磷酸钙在弱碱性条件下成核结晶，所得产品能用于酸性土壤的土壤改善。

附图说明

图1为实施例4中初始磷浓度为0.28g/L的源分离尿液中使用Phreeqc水化学软件模拟计算和实验测试所得的磷酸根和硫酸根分步沉淀的数据图。其中，方点表示实验所测定的磷去除率，实线表示模拟的磷酸根回收率/去除率，短划线表示模拟的硫酸钙去除/回收率。

图2为实施例5中分别使用初始磷浓度为0.1g/L、0.6g/L、1.0g/L的合成尿液通过实验测得和模型计算得到的磷去除率/回收率，散点为实验值，曲线为模型计算值。其中，圆点和实线为初始磷浓度为0.1g/L时的结果；方点和短划线为初始磷浓度为0.6g/L时的结果；三角形和点线为初始磷浓度为1.0g/L时的结果。

图3为实施例6中通过向初始磷浓度均为0.28g/L的真实尿液中投加氢氧化钙调节钙磷摩尔比至不同的值所对应磷回收率的数据图。

图4为实施例6中真实源分离尿液氨氮吹脱过程中氮回收率的数据图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

合成源分离尿液氮磷的回收效果

将质量分数为10％的硫酸溶液缓慢加入到源分离尿液中，并使用4L/(min·L)的曝气速率持续吹脱源分离尿液60分钟，吹脱过程使用10％的硫酸溶液控制源分离尿液pH维持在4。按照钙磷摩尔比为2.8投加氢氧化钙，反应6小时后，过滤后得到羟基磷酸钙产物，再继续向源分离尿液中投加氢氧化钙调节pH至12，使用12L/(min·L)的曝气速率吹脱源分离尿液8小时，尾气使用稀硫酸吸收。过滤吹脱结束后的源分离尿液，得到硫酸钙产物。经过计算，各产物的回收效果如表1所示。

表1合成源分离尿液氮磷资源回收效果

*原材料回收率＝硫酸钙质量/(氢氧化钙+硫酸质量)

*钙磷产物质量是指产物中五氧化二磷的质量百分比

实施例2：

合成源分离尿液氮磷的回收效果

将质量分数为50％的硫酸溶液缓慢加入到源分离尿液中，并使用4L/(min·L)的曝气速率持续吹脱源分离尿液30分钟，吹脱过程使用50％的硫酸溶液控制源分离尿液pH维持在4。按照钙磷比为4投加氢氧化钙，反应10小时后，过滤羟基磷酸钙产物，继续向源分离尿液中投加氢氧化钙调节pH至12，使用12L/(min·L)的曝气速率吹脱源分离尿液8小时，尾气使用稀硫酸吸收。过滤吹脱结束后的源分离尿液，得到硫酸钙产物。经过计算，各产物的回收效果如表2所示。

表2合成源分离尿液氮磷资源回收效果

*原材料回收率＝硫酸钙质量/(氢氧化钙+硫酸质量)

*钙磷产物质量是指产物中五氧化二磷的质量百分比

实施例3：

合成源分离尿液氮磷的回收效果

将质量分数为25％的硫酸溶液缓慢加入到源分离尿液中，并使用4L/(min·L)的曝气速率持续吹脱源分离尿液30分钟，吹脱过程使用50％的硫酸溶液控制源分离尿液pH维持在4。按照钙磷比为3.5投加氧化钙，反应8小时后，过滤羟基磷酸钙产物，继续向源分离尿液中投加氧化钙调节pH至12，使用12L/(min·L)的曝气速率吹脱源分离尿液8小时，尾气使用稀硫酸吸收。过滤吹脱结束后的源分离尿液，得到硫酸钙产物。经过计算，各产物的回收效果如表3所示。

表3合成源分离尿液氮磷资源回收效果

*原材料回收率＝硫酸钙质量/(氧化钙+硫酸质量)

*钙磷产物质量是指产物中五氧化二磷的质量百分比

实施例4：

精确控制钙磷比条件下磷酸钙与硫酸钙分步沉淀的过程与模型计算

使用Phreeqc Interactive软件(版本3.5.0-14000)对氢氧化钙沉淀羟基磷酸钙过程进行模拟，并与实验结果进行比对，得到羟基磷酸钙和硫酸钙的分布沉淀模式。图中方点表示实验所测定的磷去除率，实线表示模拟的磷酸根回收率/去除率，短划线表示模拟的硫酸钙去除/回收率。由图1可得知，羟基磷酸钙和硫酸钙具有很好的分步沉淀趋势，在磷酸根沉淀96％以上之前，硫酸钙基本不沉淀。磷回收阶段在钙磷摩尔比达到2.8之后达到极高的磷回收效率，进一步投加氢氧化钙不会导致磷回收效率的显著增加。而随着进一步提高钙磷投加比，硫酸钙开始快速从溶液中沉淀出来，若要同时取得高的磷回收效率和高的产物磷含量，则钙磷摩尔比应控制在2.8-4之间。

实施例5：

不同初始磷浓度合成源分离尿液在不同pH条件下的磷回收效果

因源分离尿液磷浓度通常在0.1-1g/L的范围内，故配置不同初始磷浓度(0.1g/L、0.6g/L、1.0g/L)的合成源分离尿液，开展源分离尿液磷回收实验。结果如图2所示，实验和模型计算结果均表明，在0.1g/L、0.6g/L、1.0g/L三种初始磷浓度下，按照钙磷摩尔比在2.8-4之间投加氢氧化钙能够取得良好的磷回收效率，并且进一步投加氢氧化钙提升钙磷摩尔比不会显著提升源分离尿液磷的回收效率。

实施例6：

真实源分离尿液氮磷回收效果

以实际源分离尿液进行氮磷资源回收，源分离尿液初始磷溶度为0.28g/L，初始氨氮浓度为7g/L，将源分离尿液先行使用质量分数50％的硫酸酸化至pH＝4，并以4L/(min·L)的曝气速率持续吹脱60分钟，吹脱过程中使用质量分数50％的硫酸控制pH维持在4。然后以钙磷摩尔比分别为1、1.5、2.2、3.5、4.0、4.8投加氢氧化钙，进行5组对比实验，再均充分搅拌并反应10小时后，过滤各组所获得的羟基磷酸钙沉淀，并测量此时溶液磷浓度。取钙磷比为4.0的废水继续分别投加氢氧化钙调节pH分别至10和12，得到2组对比实验，以12L/(min·L)的速率吹脱源分离尿液，尾气使用稀硫酸吸收。反应过程中，磷回收阶段各钙磷比下磷回收效率如图3所示，调节不同pH氨氮的吹脱过程如图4所示。各组反应的具体结果见下表4。

表4真实尿液不同操作条件下的氮磷资源回收效果

*对应pH指当前钙磷投加比下所获得的溶液pH

*吹脱pH指吹脱氨氮所调节的pH

*原材料回收率＝硫酸钙质量/(氢氧化钙+硫酸质量)

*钙磷产物质量是指产物中五氧化二磷的质量百分比

在对实际尿液的氮磷回收操作中，经酸化后的尿液随氢氧化钙的加入，尿液中磷的去除率(回收率)显著提升，在钙磷投加比在3.5时取得91.6％的磷回收率，在钙磷投加比为4.0时取得96.3％的磷回收率，进一步提升钙磷投加比对磷的回收率提升并不显著。在氨氮的吹脱过程中，使用氢氧化钙调节pH至12在10小时吹脱结束后取得了96.3％的氮回收效率，而将pH调节至10仅获得了48％的氮回收效率。由表可见过低的钙磷投加比难以取得较高的磷回收率(去除率)，而过高的钙磷投加比会导致钙磷产物质量下降，综合磷回收效率和产物磷含量两项指标，磷回收阶段调控的最佳钙磷投加比应介于2.8-4之间，可获得大于96％以上的磷回收效率；氨氮吹脱过程pH调节至12能够同时取得大于95％的氨氮回收率和大于91％的原材料回收率。

实施例7：

一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，包括以下步骤：

1)去除碳酸根：向源分离尿液中加入硫酸溶液，并持续曝气吹脱30分钟，得到硫酸酸化后的尿液；

2)回收磷元素：向硫酸酸化后的尿液中按照钙磷摩尔比4:1投加碱性钙物质，之后持续拌6小时，经过滤得到羟基磷酸钙沉淀；

3)回收氮元素：向回收磷元素后的尿液中继续加入碱性钙物质，得到碱化后的尿液，之后向碱化后的尿液中持续曝气吹脱10小时，吹脱尾气使用稀硫酸吸收，吹脱结束后蒸干稀硫酸，得到硫酸铵结晶；

4)回收硫酸钙：将回收氮元素后的尿液进行过滤、烘干沉淀，得到硫酸钙。

步骤1)中，源分离尿液为经过充分水解后的源分离尿液。硫酸溶液中，硫酸的质量分数为10％。曝气吹脱过程中，曝气流量为4.5L/(min·L)。曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为3.8。

步骤2)及步骤3)中，碱性钙物质为氢氧化钙。

步骤3)中，碱化后的尿液的pH值为13。曝气过程中，曝气流量为11L/(min·L)。

实施例8：

一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，包括以下步骤：

1)去除碳酸根：向源分离尿液中加入硫酸溶液，并持续曝气吹脱60分钟，得到硫酸酸化后的尿液；

2)回收磷元素：向硫酸酸化后的尿液中按照钙磷摩尔比2.8:1投加碱性钙物质，之后持续拌10小时，经过滤得到羟基磷酸钙沉淀；

3)回收氮元素：向回收磷元素后的尿液中继续加入碱性钙物质，得到碱化后的尿液，之后向碱化后的尿液中持续曝气吹脱8小时，吹脱尾气使用稀硫酸吸收，吹脱结束后蒸干稀硫酸，得到硫酸铵结晶；

4)回收硫酸钙：将回收氮元素后的尿液进行过滤、烘干沉淀，得到硫酸钙。

步骤1)中，源分离尿液为经过充分水解后的源分离尿液。硫酸溶液中，硫酸的质量分数为50％。曝气吹脱过程中，曝气流量为3.5L/(min·L)。曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为4.2。

步骤2)及步骤3)中，碱性钙物质为氧化钙。

步骤3)中，碱化后的尿液的pH值为11。曝气过程中，曝气流量为13L/(min·L)。

实施例9：

一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，包括以下步骤：

1)去除碳酸根：向源分离尿液中加入硫酸溶液，并持续曝气吹脱45分钟，得到硫酸酸化后的尿液；

2)回收磷元素：向硫酸酸化后的尿液中按照钙磷摩尔比3:1投加碱性钙物质，之后持续拌8小时，经过滤得到羟基磷酸钙沉淀；

3)回收氮元素：向回收磷元素后的尿液中继续加入碱性钙物质，得到碱化后的尿液，之后向碱化后的尿液中持续曝气吹脱9小时，吹脱尾气使用稀硫酸吸收，吹脱结束后蒸干稀硫酸，得到硫酸铵结晶；

4)回收硫酸钙：将回收氮元素后的尿液进行过滤、烘干沉淀，得到硫酸钙。

步骤1)中，源分离尿液为经过充分水解后的源分离尿液。硫酸溶液中，硫酸的质量分数为30％。曝气吹脱过程中，曝气流量为4L/(min·L)。曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为4。

步骤2)及步骤3)中，碱性钙物质包括氢氧化钙及氧化钙。

步骤3)中，碱化后的尿液的pH值为12。曝气过程中，曝气流量为12L/(min·L)。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)去除碳酸根：向源分离尿液中加入硫酸溶液，并持续曝气吹脱30-60分钟，得到硫酸酸化后的尿液；

2)回收磷元素：向硫酸酸化后的尿液中按照钙磷摩尔比(2.8-4):1投加碱性钙物质，之后持续拌6-10小时，经过滤得到羟基磷酸钙沉淀；

3)回收氮元素：向回收磷元素后的尿液中继续加入碱性钙物质，得到碱化后的尿液，之后向碱化后的尿液中持续曝气吹脱8-10小时，吹脱尾气使用稀硫酸吸收，吹脱结束后蒸干稀硫酸，得到硫酸铵结晶；

4)回收硫酸钙：将回收氮元素后的尿液进行过滤、烘干沉淀，得到硫酸钙。

2.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的源分离尿液为经过充分水解后的源分离尿液。

3.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的硫酸溶液中，硫酸的质量分数为10-50％。

4.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤1)中，曝气吹脱过程中，曝气流量为3.5-4.5L/(min·L)。

5.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤1)中，曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为3.8-4.2。

6.根据权利要求5所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤1)中，曝气吹脱过程中，通过加入硫酸溶液控制源分离尿液的pH值为4。

7.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤2)及步骤3)中，所述的碱性钙物质包括氢氧化钙或氧化钙中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的碱化后的尿液的pH值为11-13。

9.根据权利要求8所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤3)中，所述的碱化后的尿液的pH值为12。

10.根据权利要求1所述的一种源分离尿液中氮磷元素分步高效回收的方法，其特征在于，步骤3)中，曝气过程中，曝气流量为11-13L/(min·L)。

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