[發明專利]一種綠藻回收尿液中氮并固碳產電產生物質的方法

有效

• 申請號: 201810244017.X
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108439548B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 周明華;檀朝林;李明
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F101/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種綠藻回收尿液中氮并固碳產電產生物質的方法。該方法以光合藻微生物燃料電池為基礎，控制光照強度，陽極室加入尿液，污泥和營養物質，陰極室放入藻類進行培養并且曝入二氧化碳，中間用陽離子交換膜隔開陰陽極。陽極中的尿液水解后，產生的NH₄⁺會通過陽離子膜進入陰極中，陰極中的藻類吸收來自陽極的氮，從而使得藻類生長，藻類可以作為肥料和生物柴油的原料，從而實現氮的回收，產電。這種方法在氮回收過程中無需消耗能源，并且能夠明顯減少無機營養元素的投加。

技術領域

本發明屬于環境工程技術領域，涉及一種綠藻回收尿液中氮并固碳產電產生物質的方法。

背景技術

水資源短缺是全球所關注的問題。全球只有0.75％的淡水資源可以直接供人類使用，而其中的70％是用于農業灌溉。并且，每天有2百萬噸的廢水排入水體中。尿液是豐富的燃料，全世界69.7億人每天可以產生1740萬升的尿液，平均每個成年人能夠產生2.5升的尿液。尿液中氮占了70％，作為一種可以引起水體富營養化的重要元素，對尿液中氮的處理應該是得到注重。除此之外，不可再生的化石能源的不斷消耗，也使得能源危機凸顯。如何減少能源消耗并尋找新能源，成為當下最關注的問題。

目前氮回收的方法主要有電解然后通過強酸吸收的方式。這種方法需要消耗電能，且強酸吸收過程中強酸對設備的要求較高，容易造成污染。光合藻微生物燃料電池作為一種新的工藝，在污水處理方面已有研究，其在凈化污水的同時，能夠產生電能。而本方法利用光合藻微生物燃料電池為基礎，解決了目前氮回收需要消耗電能并且因為強酸吸收造成的污染問題，實現了尿液中氮的回收，藻類的生長和產電。除了實現電能的產生以外，本方法中產生的藻類可以作多種用途，例如作為生物柴油的原料，可以作為食物或者保健品，還可以作為肥料適用于農田。因此用這種方式回收尿液中的氮源不僅不需要消耗能源，還能夠產生新能源，整個裝置運行成本低，能夠實現經濟效益，有利于實現大規模的生產。

發明內容

本發明的目的是通過以光合藻微生物燃料電池為基礎，在無能源消耗的情況下，實現氮的回收，電能和生物質能的產生，并且固碳，同時實現經濟效益。其原理在于陽極中的尿液水解后，產生的NH₄⁺會通過陽離子膜進入陰極中，陰極中的藻類吸收來自陽極的氮。

本發明的實現的方法如下：以光合藻微生物燃料電池為基礎，控制光照強度，陽極室加入尿液、污泥和營養物質，陰極室放入藻類進行培養并曝入二氧化碳，中間用陽離子膜隔開陰陽極。

本發明具有以下的突出特點和有益效果：

(1)該方法可以實現尿液中氮的回收并且可以固碳。

(2)該方法可以實現電能和生物質能的產生。

(3)該方法可以在不消耗其它形式的能源的條件下，實現經濟效益。

附圖說明

圖1為不同尿液稀釋倍數下陽極中總氮的變化曲線。

圖2為不同尿液稀釋倍數下藻類生長曲線圖。

圖3為不同尿液稀釋倍數下功率密度曲線圖。

具體實施方式

本發明通過以下實施例結合附圖進一步詳述。

(1)本發明的方法處理過程

以光合藻微生物燃料電池為基礎，陽極室放入5％、10％和20％的尿液，污泥和營養物質，陰極室放入藻類進行培養，中間用陽離子膜隔開陰陽極。在光照強度為4800Lux條件下進行。

(2)該實施例所獲得效果