王 舒，李 楠

（天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072）

尿液中含有大量氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，是城市生活污水中氮、磷的主要來(lái)源之一〔1〕。盡管尿液僅占生活污水體積的1%，但卻貢獻(xiàn)了污水處理廠總營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷中80%的氮、50%的磷和90%的鉀。污水處理系統(tǒng)中超過(guò)70%的負(fù)荷來(lái)源于氮磷去除（氮、磷能耗分別為4.5×107J/kg 和4.9×107J/kg）〔2-3〕，氮磷廢水排放不當(dāng)不僅會(huì)引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化、造成水質(zhì)污染、增加污水處理負(fù)荷，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致氮磷資源流失。

20 世紀(jì)90 年代，歐洲國(guó)家的一些研究者提出從源頭分離尿液并進(jìn)行污水處理的想法，源分離技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生〔1〕。源分離技術(shù)通過(guò)簡(jiǎn)單的功能設(shè)計(jì)，將尿液、沖洗水與糞便污水分開(kāi)收集、輸送、存儲(chǔ)，根據(jù)其各自特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性處置，尿液的單獨(dú)處理成為可能。被單獨(dú)收集處理的尿液根據(jù)處理后的水質(zhì)，可以選擇排入城市污水管網(wǎng)或用作城市回用水，從而顯著降低城市污水處理廠的氮磷負(fù)荷，提高處理效率〔4〕。此外，處理后的尿液還可以就近返回土地被農(nóng)作物利用〔5〕。目前工業(yè)活性氮需求量約為120 Mt/a，而成人尿液的人均產(chǎn)生量為1.4 L/d，全球尿液中的含氮量約為30 Mt/a〔6-7〕，尿液中的氮若得到合理回收利用，則可覆蓋部分工業(yè)活性氮的需求；理論上從收集的尿液中可回收1.8 Mt/a 磷，折合成鳥(niǎo)糞石（MAP）約為14.2 Mt/a〔8〕。尿液中資源豐富，如果對(duì)其分離和處理，不僅可緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化和資源儲(chǔ)量短缺的壓力，而且有助于資源的有效回收。

筆者主要總結(jié)歸納了源分離尿液的基本特性、源分離尿液回收氮磷技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以及源分離尿液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、同步產(chǎn)電等方面的應(yīng)用，進(jìn)而展望了源分離技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

1 源分離尿液特征

源分離尿液具有如下特征：

（1）氮、磷濃度高。雖然源分離系統(tǒng)中沖洗水體積一般為原尿體積的幾倍甚至幾十倍，污染物濃度在一定程度上被稀釋?zhuān)捶蛛x尿液中總氮仍不低于300 mg/L；與總氮相比，部分磷酸根在收集和儲(chǔ)存時(shí)會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)，總磷不超過(guò)100 mg/L〔9〕。

（2）碳氮比低。通常情況下，原尿液的COD 約為8 000 mg/L，總氮約為7 000 mg/L。但源分離尿液在收集、存儲(chǔ)過(guò)程中易發(fā)生有機(jī)物降解，導(dǎo)致C/N＜1，無(wú)法滿足活性污泥的生長(zhǎng)需求，同時(shí)會(huì)對(duì)微生物活性造成抑制或損害，導(dǎo)致污泥膨脹、流失、上浮等問(wèn)題。如果對(duì)尿液進(jìn)行源分離處理，剩余污水中的C/N 將提高至32 左右，使得污水更適宜進(jìn)行生物法處理，從而強(qiáng)化微生物脫氮除磷效果。

（3）氮、磷存在形式較為單一。源分離尿液中氮主要以尿素形式存在，也有少量以氨氮形式存在；存儲(chǔ)過(guò)程中尿素在脲酶作用下被轉(zhuǎn)化為氨氮和碳酸氫鹽，二者比例由水解程度決定。磷主要以正磷酸鹽形式存在〔6〕。

（4）元素種類(lèi)豐富。源分離尿液中通常含有K+、Ca2+、Mg2+、Na+等陽(yáng)離子和SO42-、Cl-等陰離子，還包含多種微量金屬元素〔10〕。

（5）易水解。源分離尿液的pH 范圍為5.6～6.8，完全水解后的尿液pH在9.0左右〔9〕。pH 升高會(huì)導(dǎo)致沉淀過(guò)程的發(fā)生，同時(shí)改變尿液的離子濃度。

2 源分離尿液回收技術(shù)

在實(shí)際分離、收集和存儲(chǔ)過(guò)程中，尿液的易水解特性將帶來(lái)諸多問(wèn)題。尿液中氨氮濃度和pH 均較高，極易引起氨揮發(fā)，這不僅會(huì)造成氮損失，而且會(huì)散發(fā)異味，最終影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收和空氣質(zhì)量。因此，在源分離尿液處理過(guò)程中，一般有以下目的：減少尿液體積便于存儲(chǔ)和處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮、磷資源回收〔11〕。目前，從源分離尿液中回收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的技術(shù)可以分為濃縮脫水技術(shù)、吸附技術(shù)、化學(xué)沉淀技術(shù)、生物處理技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)及其他技術(shù)等。

2.1 濃縮脫水技術(shù)

尿液含水率≥95%，其余成分為尿素和無(wú)機(jī)鹽。直接收集得到的源分離尿液貯存和運(yùn)輸成本較高，不利于集中處理和后續(xù)肥料應(yīng)用，因此有必要對(duì)其進(jìn)行濃縮脫水以減小體積。目前常用的手段有蒸發(fā)和凍融。

蒸發(fā)是去除尿液中水分最直接的方法，通過(guò)濃縮尿液中的非揮發(fā)性化合物，可得到具有微量營(yíng)養(yǎng)素的肥料產(chǎn)品〔12〕。李剛〔13〕對(duì)尿液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理，每升pH=4 的尿液可得到37.3 g 干燥結(jié)晶產(chǎn)物，其中N、P（以P2O5計(jì)）、K（以K2O）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16%、5%和6%；X 射線衍射（XRD）分析結(jié)果顯示回收晶體的主要成分是NH4Cl（約占80%），NaCl 和KCl 分別占15%和4%。K.M.UDERT 等〔14〕在78 ℃、20 kPa 的條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小型蒸發(fā)器對(duì)部分硝化尿液中的水分進(jìn)行去除，最終得到了高濃度液體產(chǎn)品。A.FUMASOLI 等〔15〕將蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用于具有蒸汽壓縮和熱回收功能的商業(yè)蒸餾反應(yīng)器中，得到N、P、K質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%、0.2%和2%的濃縮營(yíng)養(yǎng)液。

盡管蒸發(fā)具有操作簡(jiǎn)便且易于運(yùn)行和管理的特點(diǎn)，但是尿液蒸發(fā)過(guò)程中仍會(huì)面臨氨損失和能耗較高導(dǎo)致的碳排放高的問(wèn)題。氨損失可以通過(guò)酸化來(lái)避免，對(duì)尿液進(jìn)行能量回收或利用清潔能源可以減少碳排放。例如越南某高校利用太陽(yáng)能作為替代熱源進(jìn)行蒸發(fā)中試實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)26 d 的太陽(yáng)照射，從50 L 酸化尿液（pH＜4）中回收了大約360 g 的固體肥料〔16〕。

凍融是根據(jù)低溫下水分子首先形成冰晶體，而營(yíng)養(yǎng)鹽和其他化合物仍然呈溶液狀態(tài)的原理實(shí)現(xiàn)水分與溶質(zhì)分離的。B. B. LIND 等〔17〕在-14 ℃條件下對(duì)尿液進(jìn)行冷凍處理，大約80%的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以被濃縮在原始體積25%的尿液中。H. GULYAS 等〔18〕通過(guò)使用降膜和攪拌型冷凍濃縮器證實(shí)了采取冷凍處理可實(shí)現(xiàn)尿液濃縮的效果。根據(jù)商業(yè)冷凍濃縮器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將尿液體積減少80%需要消耗的能量為1 100 MJ/m3。

蒸發(fā)是從尿液中去除水分最直接的技術(shù)，但實(shí)際處理過(guò)程中需考慮其高能耗與高運(yùn)行成本，凍融更適用于寒冷地區(qū)。

2.2 吸附技術(shù)

尿液的吸附處理技術(shù)是將離子交換與吸附相結(jié)合，將尿液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到吸附材料中，從而達(dá)到回收的目的。目前常用的吸附材料主要包括活性炭、生物炭和沸石〔19〕。

沸石可以提高貧瘠土壤養(yǎng)分，同時(shí)又是保水性極好的土壤調(diào)節(jié)劑〔20〕。M.MAURER 等〔21〕于2006 年首次報(bào)道了利用沸石進(jìn)行離子交換從尿液中回收氮。近期研究發(fā)現(xiàn)，沸石對(duì)尿液中的磷酸鹽具有90%以上的吸附率，并且回收后的整體肥性與普通商用肥料相近〔22〕。除沸石外，生物炭是另一種被廣泛應(yīng)用于氮回收的吸附劑。W.A.TARPEH 等〔23〕通過(guò)比較用于氮回收的各種吸附劑的性能，得出生物炭對(duì)尿液中氮的最大吸附容量（29 mg/g）與沸石（32 mg/g）相近；一些合成陽(yáng)離子交換樹(shù)脂更高效，例如Dowex Mac 3 型樹(shù)脂對(duì)氮的最大吸附容量為56 mg/g，Dowex 50 型樹(shù)脂為45 mg/g。W.A.TARPEH 等〔24〕與Sanergy 企業(yè)合作，首次在肯尼亞建立了Dowex Mac 3 型樹(shù)脂回收氮的試點(diǎn)，第一階段的運(yùn)行結(jié)果顯示出與實(shí)驗(yàn)室相似的吸附容量，還需要長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能驗(yàn)證該技術(shù)的可持續(xù)性。尿素形式的氮是尿液中唯一的非離子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，M.GANESAPILLAI等〔25-26〕通過(guò)測(cè)試生物炭對(duì)尿素的吸附，得出靜態(tài)批式實(shí)驗(yàn)中生物炭對(duì)尿素的吸附容量為750 mg/g，而動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)中吸附容量?jī)H為94 mg/g；由于這些實(shí)驗(yàn)都是在中性pH 條件下進(jìn)行的，尿素不穩(wěn)定、極易水解，有可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成干擾。

通過(guò)測(cè)試載有水合氧化鐵納米顆粒的商用型陰離子交換樹(shù)脂對(duì)磷酸鹽的吸附情況，A.SENDROWSKI等〔27〕建立了尿液吸附動(dòng)力學(xué)方程和平衡模型，在≤5 min 的時(shí)間內(nèi)，樹(shù)脂對(duì)磷酸鹽的最大吸附容量為5.2 mg/g，磷去除率高達(dá)97%。Kangning XU 等〔28〕發(fā)現(xiàn)，在生物炭表面負(fù)載MgO 可以顯著提高生物炭對(duì)氮磷的吸附，氮、磷吸附容量分別可以達(dá)到47.5、116.4 mg/g。

吸附技術(shù)操作簡(jiǎn)單且成本較低，然而該方法適用于氨氮低于500 mg/L 的體系。氨氮過(guò)高會(huì)使材料再生操作過(guò)于頻繁，既不利于反應(yīng)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)進(jìn)行，還會(huì)增加維護(hù)成本。

2.3 化學(xué)沉淀技術(shù)

化學(xué)沉淀法是指通過(guò)投加外加沉淀劑將氨氮和磷酸鹽以沉淀形式去除的方法。磷酸根會(huì)與Fe3+、Al3+、Mg2+和Ca2+等離子形成沉淀，因此沉淀法同樣適用于尿液磷回收。采用Mg2+作為沉淀劑是目前最受歡迎的方法，其中一個(gè)原因可能是投加Mg2+沉淀形成的MAP結(jié)晶可直接用作緩釋磷肥〔29〕。鎂源通常以MgO、Mg（OH）2、MgCl2或鹵水（食鹽生產(chǎn)中富含鎂的鹽水）的形式存在。M.RONTELTAP 等〔30〕的研究表明，MAP 的溶解度與溫度呈正相關(guān)，顆粒大小隨著過(guò)飽和度（βS）的降低而增加。D.M.RODRIGUES等〔31〕進(jìn)一步確定飽和指數(shù)〔SI=lg（βS）〕在2.7～3.5 時(shí)，可同時(shí)獲得高磷回收率和大尺寸MAP 顆粒。Zhigang LIU 等〔2〕以MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O 作為沉淀劑，在pH=8.5、n（Mg2+）∶n（NH4+-N）∶n（PO43--P）=（1.2～1.3）∶1∶1、混合速度為120 r/min、反應(yīng)時(shí)間和沉淀時(shí)間分別為15 min 和3 h的條件下，得到了95%以上的氨氮去除率和85%以上的磷去除率，同時(shí)可形成類(lèi)似于純MAP 的晶體。E.TILLEY 等〔32〕在自然沉降模式下通過(guò)靜置沉淀與添加鎂源相結(jié)合的方式處理尿液，最終磷去除率為24%；而以MAP 沉淀模式進(jìn)行磷去除，回收效率可達(dá)70%，總磷去除率超過(guò)90%。除MAP 沉淀外，常見(jiàn)的磷回收產(chǎn)物還有FePO4和AlPO4，但是植物對(duì)FePO4和AlPO4的可利用性以及AlPO4可能的毒性還存在激烈爭(zhēng)論〔33〕。

采用Al3+、Fe3+、Ca2+等沉淀劑進(jìn)行處理時(shí)，只有穩(wěn)定尿液才適合作為化學(xué)沉淀技術(shù)的基質(zhì)。由于形成了其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)物，Al3+與磷酸鹽的沉淀僅在低pH條件下才能發(fā)生。而對(duì)于FePO4的生成，目前尚無(wú)一致定論，Xiangyong ZHENG 等〔34〕報(bào)道了在pH＜9 的條件下，通過(guò)使用Fe 電極產(chǎn)生Fe3+對(duì)磷酸根進(jìn)行沉淀可以得到較好的結(jié)果；M. K. PERERA 等〔35〕以FeCl3形式投加鐵鹽進(jìn)行沉淀，當(dāng)pH＞7.5 時(shí)，產(chǎn)生的Fe（OH）3絮凝物會(huì)干擾FePO4沉淀的生成。以Ca2+進(jìn)行沉淀時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)物CaCO3同樣會(huì)影響Ca2+與磷酸根形成沉淀。

2.4 生物處理技術(shù)

生物除氮是利用各種微生物間的相互作用，通過(guò)厭氧氨氧化、硝化、反硝化等一系列過(guò)程將氨氮、硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程。生物除磷是利用污泥中某些特性微生物在好氧條件下攝取磷，并將磷以聚磷酸鹽的形式積累于細(xì)胞內(nèi)，再以剩余污泥形式排出。K.M.UDERT等〔36〕將1∶1（物質(zhì)的量比）的銨/亞硝酸鹽溶液添加到厭氧氨氧化污泥中，30 ℃時(shí)反硝化速率為1 000 g/（m3·d），氨氮與亞硝酸鹽的去除量比（物質(zhì)的量比）為1∶1.18，表明厭氧氨氧化可以從源分離尿液中去除氮；將硝化和厭氧氨氧化工藝組合可以去除75%～85%的氮。盡管反硝化可以進(jìn)行氮去除，但對(duì)尿液中磷的去除還有待探究〔37〕。

尿液經(jīng)稀釋后可以用來(lái)培養(yǎng)藻類(lèi)（微藻、小球藻、螺旋藻等）。K.TUANTET 等〔38〕在連續(xù)的光生物反應(yīng)器中對(duì)尿液進(jìn)行稀釋?zhuān)⑻砑尤笔У臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在pH=7 的條件下進(jìn)行了為期8 個(gè)月的優(yōu)化。當(dāng)最低稀釋因子為2 時(shí)，微藻最大氮吸收速率為1 300 g/（m3·d），最大磷吸收速率為150 g/（m3·d）。賈瑩〔39〕的研究表明源分離尿液可以作為小球藻的培養(yǎng)基質(zhì)，在小球藻最佳生長(zhǎng)條件（pH=7.0）下，總氮和總磷去除量分別為60.7 mg/L 和7.0 mg/L。Chenliang YANG 等〔40〕以模擬尿液作為基質(zhì)培養(yǎng)螺旋藻，當(dāng)初始總氮和總磷分別為100 mg/L 和13 mg/L 時(shí)，經(jīng)過(guò)8 d 的培養(yǎng)，生物量增加3倍，總氮和總磷去除率均超過(guò)99%。B.PILTZ 等〔41〕通過(guò)搭建多孔基質(zhì)生物反應(yīng)器-固定化微藻系統(tǒng)，回收得到了氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%和2%的生物質(zhì)，氮去除率為13%，磷去除率為94%。陳清陽(yáng)〔42〕通過(guò)小球藻與沸石聯(lián)用的方法處理尿液，最終氨氮去除率為62%，磷酸鹽去除率為65%；在此基礎(chǔ)上構(gòu)建微藻光生物反應(yīng)器，最終氨氮去除率最高為75%，磷酸鹽去除率最高為78%。

盡管生物法對(duì)環(huán)境友好、不易產(chǎn)生二次污染，但是尿液屬于高含氮廢水，在實(shí)際處理過(guò)程中生物脫氮可能受溫度、碳氮比等因素影響，且必須經(jīng)過(guò)物化預(yù)處理將其降低到活性污泥或生物膜等微生物可接受的濃度水平后才能進(jìn)行高效脫氮。此外，生物法還存在處理周期長(zhǎng)、需要外加碳源等缺點(diǎn)。

2.5 電化學(xué)技術(shù)

電化學(xué)技術(shù)的原理是：在電流作用下，污染物在電極上以直接電解或間接電解的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到被去除的目的。在電化學(xué)技術(shù)中，選用合適的電極材料是決定電化學(xué)處理效果的關(guān)鍵，不同電極材料對(duì)廢水中污染物的降解機(jī)理不同。傳統(tǒng)處理使用Fe、Al 電極通過(guò)電絮凝去除氮、磷；而Ti、Pt 電極通過(guò)電解水產(chǎn)生OH-提高電極附近的pH〔43〕，氨氮轉(zhuǎn)化為氨氣后通過(guò)氣體逸散方式去除。M.IKEMATSU 等〔44〕通過(guò)電解產(chǎn)氯構(gòu)建電化學(xué)體系，以PtIr 電極為陽(yáng)極并施加0.25 V 以上電壓，處理后的尿液可成功進(jìn)行回用；在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)以尿液為處理對(duì)象，利用PtIr 電極和Fe 電極進(jìn)行電催化脫氮除磷，在進(jìn)行尿液脫氮處理時(shí)以Fe 電極作為陽(yáng)極、PtIr 電極為陰極，當(dāng)尿液中的總氮較低（＜1 000 mg/L）時(shí)，氮去除率可達(dá)95%以上，同時(shí)COD 去除率為85%；進(jìn)行尿液除磷處理時(shí)將陰陽(yáng)極互換，最終磷去除率可達(dá)100%。C.C.Wang等〔45〕以Pt為陽(yáng)極、Ni為陰極，在外加電壓3～12 V 的條件下，可以回收得到純度高達(dá)94.5%～96.1%的MAP 結(jié)晶。A.HUG 等〔46〕首次使用Mg 板作為陽(yáng)極，通過(guò)電解犧牲Mg 電極的方式從尿液中得到MAP 結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)技術(shù)在尿液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收中的重大突破。H.INAN等〔47〕以模擬尿液為研究對(duì)象，以Fe 盤(pán)作為電極構(gòu)建電化學(xué)系統(tǒng)，在電流密度為5 mA/cm2、pH=8 時(shí)，總氮去除率為20%。W.A.TARPEH 等〔48〕將電解-電滲析裝置與氨氣氣提技術(shù)相結(jié)合對(duì)尿液進(jìn)行處理，在間歇模式下氨氮去除率為93%，在連續(xù)模式下氨氮去除率為50%。

盡管電化學(xué)技術(shù)在處理源分離尿液過(guò)程中具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備占地面積小、受外界環(huán)境影響小、磷回收率高的優(yōu)勢(shì)，但是處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較高的能耗，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化操作條件來(lái)降低運(yùn)行成本。

2.6 其他回收技術(shù)

源分離尿液處理技術(shù)還包括空氣吹脫、臭氧氧化、膜分離等技術(shù)〔49〕。吹脫技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是能從尿液中回收純氨，但是經(jīng)吹脫氣提處理后的廢水中仍含有一定濃度的氨氮，易造成二次污染，不能直接排放，難以實(shí)際應(yīng)用。臭氧氧化技術(shù)主要針對(duì)的是源分離尿液中的微污染物質(zhì)，一般需經(jīng)過(guò)吹脫/酸化預(yù)處理。采用膜分離技術(shù)處理尿液時(shí)，膜的優(yōu)良分離特性可以將大部分微污染物與營(yíng)養(yǎng)鹽分離，然而膜污染問(wèn)題突出且膜成本較高，在實(shí)際應(yīng)用中膜分離技術(shù)通常作為預(yù)處理技術(shù)，需要和化學(xué)沉淀技術(shù)聯(lián)合使用。

3 源分離尿液資源化利用現(xiàn)狀

3.1 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

尿液中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，具備作為肥料的潛力。許多研究表明，源分離尿液處理后直接用于作物種植能顯著提高農(nóng)作物的產(chǎn)量〔50〕。H. HEINONENTANSKI 等〔51〕將尿液用于黃瓜種植，施用尿液的作物產(chǎn)量（3.1 kg/m2）與施用商業(yè)肥料的作物產(chǎn)量（2.4 kg/m2）基本相當(dāng)甚至略高，并且施加尿液組的黃瓜中也并未檢測(cè)到任何相關(guān)的腸道微生物。S.K.PRADHAN 等〔52〕評(píng)估了尿液對(duì)白菜生長(zhǎng)的影響，未施肥組白菜產(chǎn)量為5.5 kg/m2，施加商業(yè)肥料組的白菜產(chǎn)量為7.6 kg/m2，而使用尿液作為肥料后，白菜產(chǎn)量有了明顯提升（8.4 kg/m2）。楊皓元〔53〕對(duì)尿液進(jìn)行了預(yù)處理并評(píng)價(jià)了其用于蔬菜種植的效果，結(jié)果顯示將尿液用于土培小白菜和空心菜時(shí)的最適添加量為10 mL/kg，將尿液和草木灰共同施用時(shí)小白菜產(chǎn)量最高為8.52 g/株，高于化肥對(duì)照組的8.06 g/株；空心菜最高產(chǎn)量為11.29 g/株，與化肥對(duì)照組的11.26 g/株相當(dāng)。Linyan YANG 等〔54〕在水培蕹菜時(shí)加入了處理后的尿液，蕹菜生長(zhǎng)良好且出水水質(zhì)得到凈化，COD 去除率為58%～66%，總氮去除率為41%～49%。

3.2 氮磷回收與同步產(chǎn)電

作為一種生物資源，尿液中含有大量的尿素、有機(jī)質(zhì)等，蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)能。尿液具有較強(qiáng)的緩沖能力，可成為微生物燃料電池（MFC）的燃料或者基質(zhì)，同時(shí)MFC 也 能 耐 受 較 高 的 氨 氮 濃 度〔55〕。2012 年，I.IEROPOULOS 等〔56〕首次證實(shí)以尿液作為基質(zhì)的MFC能夠產(chǎn)生電能。2013 年該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)，與其他有機(jī)原料如乙酸鈉相比，尿液是更加優(yōu)質(zhì)的發(fā)電原料，利用尿液作為基質(zhì)的堆疊式MFC 可為一臺(tái)商業(yè)手機(jī)充電40 h〔57〕。C.SANTORO 等〔58〕發(fā)現(xiàn)單室無(wú)膜MFC 以新鮮尿液作為基質(zhì)并在Pt 催化的情況下，系統(tǒng)能夠獲得的最高電流為0.18 mA。D.A.JADHAV 等〔59〕利用雙室MFC 來(lái)處理尿液，進(jìn)水COD 為3 000 mg/L 時(shí)的最大功率密度為5.2 W/m3，氨氮去除率為77%左右，最大電流密度為48 mA/cm2。Guolong ZANG 等〔60〕將MAP 與MFC結(jié)合起來(lái)處理尿液，磷去除率為94.6%，氨氮去除率為28.6%，COD 去除率為64.9%，最大功率密度為2.6 W/m3。Zhaoxi SHEN 等〔61〕構(gòu)建了新型脫氮燃料電池（DFC）并將其用于尿液處理，總氮去除率高達(dá)98.6%，TOC 礦化率可達(dá)54.6%，該體系能同步實(shí)現(xiàn)尿液凈化和化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化；考慮到尿液中含有充足的電解質(zhì)，運(yùn)行此系統(tǒng)時(shí)無(wú)需額外提供電解質(zhì)，極大地節(jié)省了運(yùn)行成本。Meiling LIAO 等〔62〕運(yùn)用鎂空氣燃料電池（MAFC）技術(shù)從尿液中以MAP 形式回收氮磷，處理25 min后磷去除率高達(dá)99%，最大功率密度為0.6 W/m3，回收得到的MAP 純度高達(dá)98%；通過(guò)電化學(xué)沉淀和電化學(xué)氧化協(xié)同作用，該課題組成功實(shí)現(xiàn)了尿液氮磷回收與同步產(chǎn)電。

4 展望

對(duì)源分離尿液進(jìn)行分離處理，一方面可以提升出水水質(zhì)、降低污水處理廠的運(yùn)行成本，另一方面可回收尿液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及潛在能源。尿液的資源化利用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。未來(lái)對(duì)源分離尿液的資源化研究應(yīng)多從以下幾方面考慮：

（1）對(duì)源分離尿液處理的研究重點(diǎn)應(yīng)傾向于以資源化利用為目的的回收處理技術(shù)，這不僅能體現(xiàn)源分離技術(shù)的優(yōu)越性，同時(shí)也更加符合現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排的需求。

（2）目前關(guān)于源分離尿液中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收以及能源轉(zhuǎn)化等資源化利用途徑的相關(guān)研究大多處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛑性囇芯侩A段，如何進(jìn)一步提高氮磷資源回收率并將其應(yīng)用于實(shí)際污水處理將是未來(lái)研究的重要方向。

（3）通過(guò)形成鳥(niǎo)糞石沉淀對(duì)尿液中氮磷資源進(jìn)行回收這一技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但該技術(shù)回收成本較高，需考慮和其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用以降低運(yùn)行成本。

（4）通過(guò)電化學(xué)技術(shù)將尿液用來(lái)發(fā)電具有廣闊的發(fā)展前景，無(wú)論是從對(duì)尿液處理還是從資源可持續(xù)發(fā)展方面來(lái)看都具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。

（5）現(xiàn)有處理技術(shù)多為單一工藝，無(wú)法對(duì)尿液徹底進(jìn)行資源化處理或達(dá)標(biāo)排放，后續(xù)需側(cè)重開(kāi)發(fā)組合工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)源分離尿液資源化處理。