[发明专利]一种绿藻回收尿液中氮并固碳产电产生物质的方法

说明书

本发明涉及一种绿藻回收尿液中氮并固碳产电产生物质的方法。该方法以光合藻微生物燃料电池为基础，控制光照强度，阳极室加入尿液，污泥和营养物质，阴极室放入藻类进行培养并且曝入二氧化碳，中间用阳离子交换膜隔开阴阳极。阳极中的尿液水解后，产生的NH₄⁺会通过阳离子膜进入阴极中，阴极中的藻类吸收来自阳极的氮，从而使得藻类生长，藻类可以作为肥料和生物柴油的原料，从而实现氮的回收，产电。这种方法在氮回收过程中无需消耗能源，并且能够明显减少无机营养元素的投加。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种绿藻回收尿液中氮并固碳产电产生物质的方法。

背景技术

水资源短缺是全球所关注的问题。全球只有0.75％的淡水资源可以直接供人类使用，而其中的70％是用于农业灌溉。并且，每天有2百万吨的废水排入水体中。尿液是丰富的燃料，全世界69.7亿人每天可以产生1740万升的尿液，平均每个成年人能够产生2.5升的尿液。尿液中氮占了70％，作为一种可以引起水体富营养化的重要元素，对尿液中氮的处理应该是得到注重。除此之外，不可再生的化石能源的不断消耗，也使得能源危机凸显。如何减少能源消耗并寻找新能源，成为当下最关注的问题。

目前氮回收的方法主要有电解然后通过强酸吸收的方式。这种方法需要消耗电能，且强酸吸收过程中强酸对设备的要求较高，容易造成污染。光合藻微生物燃料电池作为一种新的工艺，在污水处理方面已有研究，其在净化污水的同时，能够产生电能。而本方法利用光合藻微生物燃料电池为基础，解决了目前氮回收需要消耗电能并且因为强酸吸收造成的污染问题，实现了尿液中氮的回收，藻类的生长和产电。除了实现电能的产生以外，本方法中产生的藻类可以作多种用途，例如作为生物柴油的原料，可以作为食物或者保健品，还可以作为肥料适用于农田。因此用这种方式回收尿液中的氮源不仅不需要消耗能源，还能够产生新能源，整个装置运行成本低，能够实现经济效益，有利于实现大规模的生产。

发明内容

本发明的目的是通过以光合藻微生物燃料电池为基础，在无能源消耗的情况下，实现氮的回收，电能和生物质能的产生，并且固碳，同时实现经济效益。其原理在于阳极中的尿液水解后，产生的NH₄⁺会通过阳离子膜进入阴极中，阴极中的藻类吸收来自阳极的氮。

本发明的实现的方法如下：以光合藻微生物燃料电池为基础，控制光照强度，阳极室加入尿液、污泥和营养物质，阴极室放入藻类进行培养并曝入二氧化碳，中间用阳离子膜隔开阴阳极。

本发明具有以下的突出特点和有益效果：

(1)该方法可以实现尿液中氮的回收并且可以固碳。

(2)该方法可以实现电能和生物质能的产生。

(3)该方法可以在不消耗其它形式的能源的条件下，实现经济效益。

附图说明

图1为不同尿液稀释倍数下阳极中总氮的变化曲线。

图2为不同尿液稀释倍数下藻类生长曲线图。

图3为不同尿液稀释倍数下功率密度曲线图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步详述。

(1)本发明的方法处理过程

以光合藻微生物燃料电池为基础，阳极室放入5％、10％和20％的尿液，污泥和营养物质，阴极室放入藻类进行培养，中间用阳离子膜隔开阴阳极。在光照强度为4800Lux条件下进行。

(2)该实施例所获得效果