用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法，該方法包括以下步驟：將具有高銨含量的廢水施加到一種有機(jī)的、合成離子交換劑上，使銨吸附到該離子交換劑上，并且用具有非常高的質(zhì)量摩爾濃度的再生劑溶液再生該離子交換劑。
【專利說(shuō)明】用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法。
[0002]在世界的許多地方，工業(yè)革命之前占主導(dǎo)的營(yíng)養(yǎng)物循環(huán)已經(jīng)被廣泛擾亂。顯著地，在環(huán)境中已經(jīng)積累了極多的過(guò)剩氮，因?yàn)楣?博世(Haber-Bosch)氮固定法在上個(gè)世紀(jì)已經(jīng)變成用于生產(chǎn)肥料和其他化學(xué)品的常見方法(commonplace)。實(shí)際上，據(jù)估計(jì)現(xiàn)在進(jìn)入人類內(nèi)的蛋白質(zhì)的氮的一半源自所述人為過(guò)程，而余者源自經(jīng)由細(xì)菌和古生菌的天然固氮作用。
[0003]增加的可用氮供給已經(jīng)使農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)有可能空前上漲，但是同時(shí)也已導(dǎo)致相當(dāng)大的對(duì)環(huán)境的無(wú)意的氮排放，其主要形式為氨、銨和硝酸鹽。
[0004]在城市、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水中，一大部分的氮經(jīng)常作為銨存在，銨的大多數(shù)源自動(dòng)物代謝。當(dāng)離開哺乳類動(dòng)物時(shí)，代謝廢物中相當(dāng)比例的氮是以尿素的形式存在。然而，此后不久，尿素在一種pH中性的混合物中轉(zhuǎn)變成銨和二氧化碳。然后在接下來(lái)的期間內(nèi)，二氧化碳離開，PH上升并且氨將開始揮發(fā)。
[0005]氨是一種對(duì)眼、鼻、和肺的刺激物，并且在高濃度下可能導(dǎo)致疾病或甚至死亡。當(dāng)大量釋放到大氣中并且通過(guò)空氣和雨水沉積進(jìn)貧養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)如沼澤、荒野(moores)和歐石南叢生的荒野(heathland)中時(shí)，構(gòu)成原始植被的物種被親氮類物種取代。存在的氮的一部分可能將以硝酸鹽的形式浙濾到地下水中或流出到溪水(watercourse)、淡水和海水體中，從而導(dǎo)致進(jìn)一步的污染和富養(yǎng)化的問(wèn)題。
[0006]因此，近幾十年來(lái)相當(dāng)多的關(guān)注已指向方法的開發(fā)，經(jīng)由這些方法有機(jī)廢水中的氮可以被選擇性去除并且以一種形式保存，該形式適用于運(yùn)輸?shù)骄哂休^小的氮負(fù)載的地區(qū)用于用作一種肥料或用于其他實(shí)際用途。
[0007]當(dāng)?shù)写龔挠袡C(jī)廢水中回收時(shí)，由于顯著比例的氮存在于廢物的液體部分中，通常通過(guò)不同手段進(jìn)行初始分離成一個(gè)干部分和一個(gè)液體部分。作為所述分離結(jié)果出現(xiàn)的干廢物部分可以被用作，例如一種富含磷的土壤改良劑、生物質(zhì)燃料、或沼氣廠的原料。
[0008]根據(jù)已知的方法，傳統(tǒng)上已經(jīng)通過(guò)氨汽提和/或銨鹽沉淀將氮從液體廢物部分中移出用于直接用作一種通過(guò)添加一系列額外化學(xué)品而產(chǎn)生的肥料。
[0009]為了從有機(jī)廢水中以較小的能量消耗并且不依賴于復(fù)雜工業(yè)設(shè)備而去除銨態(tài)氮，已經(jīng)提出使用天然離子交換劑用于通過(guò)吸附作用清除銨離子。因此，國(guó)際專利申請(qǐng)W092/12944披露了使用一種天然陽(yáng)離子交換劑、特別是礦物海綠石用于從液體糞肥的水相去除銨態(tài)氮。在過(guò)濾、絮凝、和沉淀步驟之后，將一個(gè)呈現(xiàn)適度含氮量的水相施加到該離子交換劑。該離子交換劑可以優(yōu)選用一種CaCl2的水溶液再生，并且將洗出液或作為單獨(dú)的產(chǎn)品儲(chǔ)存或與一種源自使糞肥成為不同相的初始分離的稠漿結(jié)合。
[0010]對(duì)利用天然離子交換劑來(lái)將銨態(tài)氮從有機(jī)廢水中去除的現(xiàn)有技術(shù)方法抱有極大希望。遺憾的是，這些方法未達(dá)到這些極大的期望并且已經(jīng)很少以商業(yè)規(guī)模來(lái)使用。幾個(gè)主要問(wèn)題阻礙了在將銨從有機(jī)廢水中清除時(shí)獲得天然離子交換劑的功能性及持續(xù)性大規(guī)模操作的嘗試。
[0011]當(dāng)用于談?wù)撝械哪康臅r(shí)，天然離子交換劑床被產(chǎn)生自其自身分解的細(xì)小物質(zhì)以及來(lái)自有機(jī)廢水的部分具有有機(jī)性質(zhì)的干燥物質(zhì)顆粒堵塞。待清潔的液體的滲濾被嚴(yán)重阻礙，這樣使得通過(guò)離子交換劑本體的流速以及因此其效率縮減到一個(gè)不令人滿意的水平，通?？s減到小于3mm/min。對(duì)于使用再生劑溶液對(duì)天然離子交換劑床進(jìn)行的每次反沖洗和處理，離子交換劑材料的風(fēng)化進(jìn)展到如此以致加重設(shè)備(Plant)堵塞問(wèn)題，從而產(chǎn)生一種受抑制的且不均勻的流過(guò)離子交換劑床不同部分的模式。
[0012]用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的天然離子交換劑的另一個(gè)缺點(diǎn)在于其固有的低陽(yáng)離子交換能力，經(jīng)常低于I摩爾當(dāng)量每升。在離子交換過(guò)程期間不可能獲得令人滿意的銨濃度系數(shù)。在將吸附的銨從該離子交換劑釋放到一種再生劑溶液中后，這種液體的最終體積典型地是基本上不小于在該方法開始時(shí)有待處理的該液體的體積。
[0013]由于涉及相當(dāng)大的環(huán)境和商業(yè)利益，為了補(bǔ)救使用天然離子交換劑來(lái)將銨態(tài)氮從有機(jī)廢水中去除的方法的缺點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)行了許多試驗(yàn)。因此，已經(jīng)如例如國(guó)際申請(qǐng)W02004/089833A2和美國(guó)申請(qǐng)US2008/053909A1中所描述地進(jìn)行了合成離子交換劑的使用。然而，以上列舉的天然離子交換劑的缺點(diǎn)的一個(gè)決定性部分仍存在，因?yàn)闆](méi)有提出令人信服地有利的濃度系數(shù)(concentrat1n factors)。
[0014]總體上，似乎已經(jīng)普遍放棄了用于從有機(jī)廢水中選擇性去除銨的離子交換原理，而以通過(guò)向有待處理的液體添加合適的化合物直接沉淀銨鹽來(lái)替代。
[0015]鑒于以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好的方法用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮，該方法是有效、簡(jiǎn)單、和持久的，并且僅需要適度的能量消耗和額外工業(yè)化學(xué)品。
[0016]為了滿足這個(gè)目的，提供了一種用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法，該方法包括以下步驟:提供具有小于2g/l的銨態(tài)氮含量的有機(jī)廢水；將所述廢水施加到一種有機(jī)的、合成的離子交換劑上，該離子交換劑在使用中吸附超過(guò)1.2eq/l (摩爾當(dāng)量每升)、優(yōu)選超過(guò)2.0eq/Ι ;并且使來(lái)自所述廢水的銨態(tài)氮吸附到所述離子交換劑上，其中，將該離子交換劑隨后用一種質(zhì)量摩爾濃度為從3mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的NaNO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從lmol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的Na2CO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從3mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的NaCl溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從lmol/kg至完全飽和并且溫度為從30°C至400C的Na2SO4溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從4mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的K2CO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從4mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的K2HPO4溶液再生，其中，當(dāng)將所述廢水施加到該離子交換劑時(shí)，該有機(jī)廢水具有小于8% (w/w)的有機(jī)物質(zhì)含量,所述有機(jī)物質(zhì)是溶解的或處于最大擴(kuò)張(maximumextens1n)為25 μ m的粒子形式。
[0017]已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)將一種有機(jī)的、合成離子交換劑與所述高度濃縮的再生劑溶液組合使用使得有可能以高流速和高濃度系數(shù)直接從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮，并且以這樣的方式使得離子交換劑的這些有利特性仍存在，甚至當(dāng)將其反復(fù)再生并且暴露給有待處理的液體持續(xù)延長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí)。鑒于迄今為了討論的目的用天然離子交換劑進(jìn)行處理時(shí)所遇到的問(wèn)題，用有機(jī)的、合成離子交換劑的球珠發(fā)現(xiàn)的驚人的耐久性和有效性比所能希望的多得多。出人意料地，諸位發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到本申請(qǐng)中的有機(jī)的、合成離子交換劑實(shí)際上忍受如此極強(qiáng)的再生劑溶液而不顧由合成離子交換劑的生產(chǎn)者給出的使用說(shuō)明書中明確的勸告，后者僅用弱得多的溶液進(jìn)行再生以便不會(huì)由于過(guò)量的滲透沖擊(osmotic shock)而破壞該離子交換劑。使用強(qiáng)再生劑溶液的可能性是實(shí)現(xiàn)高濃度系數(shù)的一個(gè)強(qiáng)促成因素。此外，強(qiáng)鹽溶液有效抑制大部分種類的微生物菌種在離子交換劑床上的建立，這樣使得通常可以免除對(duì)有待處理的廢水進(jìn)行巴氏殺菌的一個(gè)在前步驟。
[0018]因此，提供了一種穩(wěn)健、簡(jiǎn)單并有效的方法用于從液體糞肥中去除銨態(tài)氮，這樣使得可以控制與在有機(jī)廢水中的多種氮化合物的排放有關(guān)的不利影響。
[0019]該有機(jī)的、合成離子交換劑是一種由樹脂(如通過(guò)在聚合反應(yīng)過(guò)程中加成二乙烯基苯而交聯(lián)的并且?guī)в袕?qiáng)酸性官能團(tuán)的苯乙烯)制成的陽(yáng)離子交換劑。該樹脂可以是凝膠型或大孔型?？商娲?，該離子交換劑可以呈一種弱酸型陽(yáng)離子交換劑的形式，其中將苯甲酸基團(tuán)官能化在丙烯酸樹脂上，該弱酸型陽(yáng)離子交換劑又可以成型為或者凝膠型或者大孔型。
[0020]此外，在容納該陽(yáng)離子交換劑的設(shè)備中也可以存在一種或多種陰離子交換劑。
[0021]應(yīng)用于再生的溶液的優(yōu)選溶劑是水，盡管還可以考慮其他合適的溶劑。可以單獨(dú)或組合使用相應(yīng)鹽的再生劑溶液。在再生劑溶液中，各個(gè)銨離子(NH4+)將分別與同樣單價(jià)的鈉離子(Na+)或鉀離子(K+)中的一個(gè)交換。關(guān)于這點(diǎn)，將理解的是所列出的其中對(duì)每個(gè)分子有兩個(gè)鈉原子或鉀原子進(jìn)入的鹽中的任一種將提供如溶液舉出的分子質(zhì)量摩爾濃度的兩倍之多的摩爾當(dāng)量/kg的銨交換。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，在將廢水施加到離子交換劑之前，使該離子交換劑處于Na+形式或K+形式。例如，如果該離子交換劑已經(jīng)預(yù)負(fù)載了 H+離子或是完全處于原狀態(tài)的，則可以用一種氯化鈉、硝酸鈉或硫酸鈉溶液對(duì)其進(jìn)行處理。與所應(yīng)用的離子交換劑樹脂組合的其他容易溶解的陽(yáng)離子適用于來(lái)自有待處理液體的銨離子的選擇性交換，也可以考慮為用于離子交換劑的預(yù)負(fù)載。此外，可以將富含氨的較久的有機(jī)廢水施加到呈H+形式的有機(jī)的、合成離子交換劑的一個(gè)單獨(dú)的床上。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，用一種具有5°C的溫度并且質(zhì)量摩爾濃度為超過(guò)5mol/kg、超過(guò)6mol/kg、優(yōu)先7mol/kg的K2CO3溶液使該離子交換劑再生。最優(yōu)選的，用一種質(zhì)量摩爾濃度為8mol/kg并且溫度為20°C的KfO3溶液使該離子交換劑再生。
[0024]還可以用一種具有5°C的溫度并且質(zhì)量摩爾濃度為超過(guò)6mol/kg、超過(guò)7mol/kg、有利地是8mol/kg的NaNO3溶液使該離子交換劑再生。此外,可以使用一種具有10°C的溫度并且質(zhì)量摩爾濃度為9mol/kg的NaNO3溶液，或最優(yōu)選用一種具有20°C的溫度并且質(zhì)量摩爾濃度為lOmol/kg的NaNO3溶液使該離子交換劑再生。使用NaNO3作為一種再生劑的有利之處在于硝酸銨作為一種產(chǎn)物產(chǎn)出。這是作為一種高氮肥料以及作為一種用于煤和鋼鐵采礦、采石、以及建設(shè)工程的炸藥非常需求的。
[0025]同樣，可以用一種表現(xiàn)出20°C的溫度和2mol/kg的質(zhì)量摩爾濃度、30°C的溫度和3mol/kg的質(zhì)量摩爾濃度、或優(yōu)選地40°C的溫度和4.5mol/kg的質(zhì)量摩爾濃度的Na2CO3溶液使該離子交換劑再生。在中國(guó)非常需求的一種肥料碳酸氫銨可以有利地通過(guò)使用Na2CO3作為一種再生劑在隨后使二氧化碳的細(xì)小泡沫通過(guò)該洗出液并將其冷卻而制備。
[0026]離子交換劑的再生還可以用一種呈現(xiàn)出30°C的溫度與2.5mol/kg的質(zhì)量摩爾濃度、或有利地呈現(xiàn)出32°C的溫度與3.5mol/kg的質(zhì)量摩爾濃度的Na2SO4溶液進(jìn)行。產(chǎn)生的產(chǎn)物，硫酸銨，是作為一種用于堿性土壤的肥料所需求的并且此外用于疫苗中、用作一種食品添加劑以及用于通過(guò)選擇性沉淀來(lái)純化蛋白質(zhì)。
[0027]離子交換劑還可以用一種質(zhì)量摩爾濃度為6mol/kg并且溫度為5°C、10°C、或優(yōu)選地20°C的NaCl溶液再生。通過(guò)這種方式提供一種方法，通過(guò)該方法可以將來(lái)自有機(jī)廢水的銨態(tài)氮以一種具有明顯且用途廣泛的應(yīng)用的形式回收。氯化銨適用于用作牲畜的一種飼料添加劑并且可通過(guò)已建立的方法轉(zhuǎn)化成多種肥料產(chǎn)品，此外它還找到了自身的很多非農(nóng)業(yè)用途。例如，氯化銨用于織物印染、膠合板膠、洗發(fā)香波、清潔產(chǎn)品、用于酵母的營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)、用作止咳藥、用于減緩在0°C以上時(shí)滑雪斜坡上的雪融化、以及用作對(duì)甘草和伏特加的調(diào)味添加劑。
[0028]進(jìn)一步地，該離子交換劑可以使用一種質(zhì)量摩爾濃度為5、6、7、或優(yōu)選8mol/kg并且溫度為20°C的K2HPO4溶液再生。
[0029]總體上，可以通過(guò)在一個(gè)指定溫度下添加再生劑鹽將在再生離子交換劑時(shí)產(chǎn)生的銨鹽(和鉀鹽)從來(lái)自該離子交換劑的洗出液流中分離出來(lái)，在該指定溫度下再生劑的溶解度不同于銨鹽和鉀鹽的溶解度。如果產(chǎn)物鹽呈現(xiàn)出較低的溶解度，可以將其作為晶體回收。如果產(chǎn)物鹽具有較高的溶解度，可以將其從溶液回收，并且可以將再生劑作為晶體回收。
[0030]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，將廢水施加到離子交換劑的步驟和將該離子交換劑再生的步驟以一個(gè)系列的形式輪流進(jìn)行，該系列包括超過(guò)10次、優(yōu)選超過(guò)25次、優(yōu)先超過(guò)50次、更優(yōu)選超過(guò)500次、最優(yōu)選超過(guò)3000次重復(fù)的所述步驟，并且其中，在這樣的系列的持續(xù)期間不更換該離子交換劑。諸位發(fā)明人已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，該離子交換劑經(jīng)得起這樣的處理而對(duì)其性能沒(méi)有任何顯著損害。
[0031]優(yōu)先地，有機(jī)廢水中銨態(tài)氮的濃度超過(guò)lg/Ι、優(yōu)先1.5g/l。所述濃度高于污水工程中通常處理的有機(jī)廢水的濃度。使用一種具有高交換量(即1.2摩爾當(dāng)量每升、優(yōu)選2.0摩爾當(dāng)量每升)的耐用的離子交換劑，使得有可能有利地通過(guò)離子交換處理具有高濃度銨的液體而不需要任何預(yù)處理來(lái)降低有待處理的液體的銨含量，否則這也不會(huì)已經(jīng)是實(shí)用的且有益的。
[0032]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在有待處理的有機(jī)廢水中銨態(tài)氮的濃度是1.9g/l或更小。
[0033]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在將所述廢水應(yīng)用到離子交換劑時(shí)，該有機(jī)廢水具有的有機(jī)物質(zhì)的含量是超過(guò)I %、超過(guò)2%、超過(guò)3%、或超過(guò)5% (w/w),所述有機(jī)物質(zhì)是溶解的或是處于最大擴(kuò)張為25 μ m的粒子形式。出人意料地，如此大的有機(jī)物質(zhì)含量是與有機(jī)的、合成離子交換劑床在高流速和高離子交換能力下的持續(xù)運(yùn)行可調(diào)和的，盡管事實(shí)是有機(jī)的、合成離子交換劑被制造且通常用于處理(工業(yè)上)和研究液體，這些液體基本不含顆粒和有機(jī)物質(zhì)。
[0034]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，有待處理的有機(jī)廢水包括液體糞肥。根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施例，在有待處理的有機(jī)廢水中存在的液體糞肥可能源自任何動(dòng)物，但是最經(jīng)常源自牲畜，例如豬、?；蚣仪?。在將其應(yīng)用到離子交換劑前，可將所述糞肥與其他種類的有機(jī)廢物如城市污水混合。
[0035]可以將該有機(jī)的、合成離子交換劑安裝在接收來(lái)自幾個(gè)外源的含糞肥廢水的中央設(shè)備中，或可將其設(shè)置在一個(gè)農(nóng)場(chǎng)內(nèi)，該農(nóng)場(chǎng)設(shè)置為與畜舍(不論是一種傳統(tǒng)的或敞圈牛舍)或豬圈(不論是在室內(nèi)或室外)聯(lián)合在一起。通過(guò)后面的聯(lián)合，確保了可預(yù)測(cè)的且穩(wěn)定的新鮮糞肥供應(yīng)的可能性。
[0036]優(yōu)選地，液體糞肥產(chǎn)生自糞肥的分離，如此以限制粗、固體物質(zhì)出現(xiàn)。任選地，在分離前將該糞肥暫時(shí)存儲(chǔ)在一個(gè)儲(chǔ)蓄池中?？赏ㄟ^(guò)任何種類的分離器、任選振動(dòng)篩分離器實(shí)現(xiàn)分離。還可以將糞肥在一個(gè)傾析器或螺旋壓榨機(jī)中分離。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在分離后并且在施加到離子交換劑之前對(duì)液體糞肥進(jìn)行巴士消毒。進(jìn)行此以便抑制微生物生長(zhǎng)以及由此在離子交換劑床上形成生物膜和微粒群落。
[0037]有利地，在基礎(chǔ)的誘發(fā)排便和排尿發(fā)生后從2天到5周的一段時(shí)間內(nèi)，將該液體糞肥分離并且在一個(gè)或多個(gè)緩沖罐中短暫駐留后，將其巴氏消毒并施加到離子交換劑上，以便限制氨的排放并且確保該糞肥仍然相對(duì)新鮮且適合于分離。在如此的早期階段對(duì)糞肥進(jìn)行加工呈現(xiàn)出額外的優(yōu)點(diǎn)，即，大大限制了甲烷和笑氣排放，甲烷和笑氣分別是與21倍和289倍的二氧化碳一樣強(qiáng)的溫室氣體。如果有待處理的液體不是源自糞肥，則所舉出的新鮮標(biāo)準(zhǔn)將是不同的或?qū)⒉贿m用。
[0038]有待施加到該離子交換劑的液體糞肥中的固體顆粒的最大尺寸是等于或小于25 μ m、最優(yōu)選小于10 μ m，以便不限制液體流過(guò)離子交換劑床及其離子交換能力。
[0039]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在將所述廢水施加到該離子交換劑時(shí)，該有機(jī)廢水顯示出的pH在6.5-8.0的范圍內(nèi)。為了確保在一個(gè)階段(在該階段在該有機(jī)廢水中包含的氮的主要部分是以銨的形式存在)處理該有機(jī)廢水，不應(yīng)將其擱置變?yōu)閴A性。在已經(jīng)使存在的大部分銨轉(zhuǎn)化成氨的情況下，將有機(jī)廢水施加到呈Na+形式或K+形式的離子交換劑上將是無(wú)效的。相反，作為延長(zhǎng)存儲(chǔ)的結(jié)果富含氨的有機(jī)廢水可以如先前所提及的施加到呈H+形式的有機(jī)的、合成交換劑的一個(gè)單獨(dú)的床上。在另一方面，不得將新鮮有機(jī)廢水(其中氮主要以銨的形式存在)施加到一種呈H+形式的離子交換劑上，即使這是許多商業(yè)離子交換劑的默認(rèn)裝載。這類應(yīng)用將導(dǎo)致二氧化碳的爆炸性發(fā)泡。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該離子交換劑的球珠具有0.4-1.0mm、優(yōu)選
0.6-0.7mm的平均粒徑以及1.2或更小、優(yōu)選1.1或更小的均勻性系數(shù)。均勻性系數(shù)定義為在對(duì)應(yīng)于60%的顆粒通過(guò)篩子的網(wǎng)眼的粒徑與對(duì)應(yīng)于10%的顆粒通過(guò)篩子的網(wǎng)眼的粒徑之間的關(guān)系。如果球珠過(guò)大，則球珠的可及表面面積以及由此的離子交換劑床總的交換能力將是不足的，然而過(guò)小的球珠將浮在有待處理的液體的頂部而不是遍及其中。進(jìn)一步地，低的均勻性系數(shù)保證該有機(jī)的、合成離子交換劑的顆粒不是過(guò)緊填充的并且較不易堵塞，特別是當(dāng)與天然離子交換劑對(duì)比時(shí)。當(dāng)采用一種有機(jī)的、合成離子交換劑時(shí)，使一個(gè)高得多的流速是可能的。然而在天然離子交換劑床中容易出現(xiàn)低流速下的溝流、以及高流速下的湍流并且少量成分顆粒沖出，諸位發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象在有機(jī)的、合成離子交換劑的情況下根本不是問(wèn)題。進(jìn)一步地，在一個(gè)有利的實(shí)施例中，離子交換劑樹脂球珠可以是通過(guò)從離子交換劑床的下方吹過(guò)壓縮空氣而定期解填充(unpacked)。
[0041]在下文中，將通過(guò)參照非限制性圖說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。該圖示出了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0042]現(xiàn)在參考附圖，所說(shuō)明的設(shè)備的主要特性通過(guò)數(shù)字引用如下:
[0043]I是一個(gè)用于接收液體糞肥和進(jìn)入該有待處理的有機(jī)廢水的其他材料的位置；2是一個(gè)緩沖罐；3是一個(gè)用于將固相從有待進(jìn)一步處理的液相分離出來(lái)的傾析器；4是一個(gè)緩沖罐；5是一個(gè)巴氏殺菌裝置；6和7是器皿，每個(gè)器皿具有一個(gè)有機(jī)的、合成離子交換劑床，其中6可代表串聯(lián)或并聯(lián)安排的多個(gè)離子交換劑器皿的一個(gè)陣列；8是一個(gè)緩沖罐；9是一個(gè)超濾裝置；10是一個(gè)反滲透裝置是一個(gè)緩沖罐；12是一個(gè)含有用于再生該離子交換劑的溶液的容器；13是一個(gè)緩沖罐；14是一個(gè)混合罐；15是一個(gè)含有氮配制品的溶液的容器；16是一個(gè)含有磷配制品的溶液的容器；17是一個(gè)含有鉀配制品的溶液的容器。除了所說(shuō)明的指向流動(dòng)之外，為了清晰起見沒(méi)有顯示的其他的流動(dòng)存在于從12至6和從6至13。
[0044]現(xiàn)在將給出對(duì)如圖的設(shè)備中進(jìn)行的、根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例的描述。
[0045]在位置I將液體糞肥與其他有機(jī)廢料一起收集，將其從位置I如所要求的泵送或裝載到緩沖罐2。通過(guò)卡車將其從外部源遞送到該設(shè)備。當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)，該糞肥的年齡是I至30天并且其本身呈現(xiàn)為相對(duì)新鮮、稀薄的漿料，其中顯著大多數(shù)的氮是作為銨存在，PH是中性的并且碳酸的含量是高的。在該緩沖罐2中駐留持續(xù)不超過(guò)幾天后，定期將部分有機(jī)廢料的混合物運(yùn)到傾析器3以分離成兩部分。一部分是固體部分而另一部分是具有基本上不大于25 μ m的顆粒的液體部分。將該液體部分儲(chǔ)存在緩沖罐4中持續(xù)僅夠確?；旧蠈?lái)自肥料的全部尿素都轉(zhuǎn)換成銨和二氧化碳。將該固體部分運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)外部存儲(chǔ)器中并且在本發(fā)明接下來(lái)的過(guò)程中不起作用。
[0046]將液體部分從緩沖罐4泵送到巴氏殺菌裝置5以加熱到至少72°C持續(xù)不少于2小時(shí)，這樣使得存在于液體中的微生物被殺死或顯著減少。以這種方式避免或至少阻止細(xì)菌和真菌菌落在離子交換劑床上建立。
[0047]巴氏殺菌后，將在這個(gè)階段含有濃度為lg/Ι的銨態(tài)氮和2% (w/w)的有機(jī)物質(zhì)的液體部分泵送到器皿6和7中，這些器皿在該本實(shí)施例中是并列安排的并且其中具有一個(gè)有機(jī)的、合成離子交換劑床。在要處理大量有機(jī)廢水的情況下，可能已經(jīng)存在其他的并列連接的器皿。該離子交換劑是由一種呈Na+形式的凝膠樹脂制成，該離子交換劑具有通過(guò)加成二乙烯基苯交聯(lián)的苯乙烯作為其基質(zhì)，并且具有磺酸作為官能團(tuán)。離子交換劑的總交換容量總計(jì)約2摩爾當(dāng)量每升，并且平均球粒尺寸是約0.65mm，顯示出的均勻性系數(shù)是約1.1。在每個(gè)器皿中存在近似1.6m3體積的離子交換劑，并且每個(gè)器皿在離子交換劑床的頂部水平面處的內(nèi)橫截面面積是約1.8m2。
[0048]將有待處理的液體泵送到每個(gè)器皿的頂部，如此使得借助重力以3-lOcm/min的流速滲透通過(guò)該合成的、有機(jī)離子交換劑床，該流速比用天然離子交換劑獲得的速度高出6至10倍。該操作在大氣壓下進(jìn)行，然而，定期將該離子交換劑床通過(guò)處于最大2.0巴的壓縮空氣從該器皿的底部吹送通過(guò)，以便保持該床的一種多孔、均勻的整體結(jié)構(gòu)。
[0049]將滲透物導(dǎo)入緩沖罐8 ;否則，可能希望的是其作為一種稀釋的肥料的用途?？商娲?，該滲透物還可以流過(guò)一個(gè)陰離子交換劑床以便去除磷酸根離子。隨后，在超濾裝置9和反滲透裝置10中將滲透物調(diào)節(jié)到所規(guī)定的水質(zhì)，以最終到達(dá)緩沖罐11，從緩沖罐11將其棄除或根據(jù)當(dāng)?shù)匦枨髴?yīng)用到適當(dāng)?shù)挠猛尽?br> [0050]如果用于將銨態(tài)氮從有機(jī)廢水中去除的設(shè)備已經(jīng)與一個(gè)農(nóng)場(chǎng)相連，則該滲透物可以有利地用于連續(xù)或間歇式畜舍或豬圈的地板的下方糞肥沖洗，著眼于限制糞肥中的氮從銨到氨的轉(zhuǎn)化。優(yōu)選地，包括用于沖洗的滲透物的經(jīng)沖洗的糞肥將形成有待應(yīng)用到該離子交換劑(可能是在儲(chǔ)蓄池中短暫停留與隨后的分離后)的有機(jī)廢水的主要部分。合適地，由所述使用來(lái)自離子交換劑的滲透物的沖洗提供的該液體糞肥流將已經(jīng)是定時(shí)的，如此使得確定包含在該糞肥中的尿素轉(zhuǎn)化成銨和二氧化碳，同時(shí)仍限制銨轉(zhuǎn)化成氨。
[0051]通過(guò)這種方式，可能已經(jīng)以一種最合適的方式將滲透物加以利用，因?yàn)榧S肥流將自此內(nèi)在地并入用于去除銨態(tài)氮的過(guò)程中。因此，該糞肥將進(jìn)入一個(gè)常規(guī)流中并且在應(yīng)用到離子交換劑時(shí)將仍是新鮮的。由此，將可能減少差不多60%或更多的氨釋放到畜舍或豬圈的空氣中，并且在待處理的液體糞肥中銨與氨的比率將是足夠高以便確保存在的氮的主要部分可能作為銨離子在離子交換劑中清除。相反地，如果要通過(guò)使用一種離子交換劑將以傳統(tǒng)方式在一個(gè)糞肥罐或糞肥塘(lagoon)中儲(chǔ)存了更長(zhǎng)一段時(shí)間的糞肥凈化掉氮，氨將更占優(yōu)勢(shì)，并且將有必要包括一個(gè)包含用酸進(jìn)行預(yù)處理的步驟，或一個(gè)包含在載H+型離子交換劑床中進(jìn)行分離處理的步驟，該載H+型離子交換劑有待用一種磷酸或硫酸溶液再生，如果要獲得類似的效果。
[0052]此外，通過(guò)用重復(fù)利用滲透物代替用水沖洗，可獲得實(shí)質(zhì)上的節(jié)約并且此外由于在沖洗中所使用的液體其自身源自糞肥，用滲透物進(jìn)行沖洗將不會(huì)增加糞肥的整體體積。
[0053]在本實(shí)施例中，當(dāng)在如通過(guò)在線測(cè)量確定的處于預(yù)定濃度的銨開始從其底部漏出時(shí)，中止將廢水供應(yīng)到離子交換劑床。在對(duì)廢水進(jìn)行離子交換處理時(shí)，當(dāng)新鮮器皿接入以替代銨飽和器皿時(shí)起動(dòng)銨飽和器皿的再生。以這種方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)操作。
[0054]然而，在再生前，用一個(gè)床體積的水沖洗相應(yīng)的離子交換劑床，如此使得沖洗掉來(lái)自該離子交換劑的顆粒物質(zhì)和有機(jī)材料。
[0055]使用約10mol/kg水的濃度(相當(dāng)于幾乎完全鹽飽和)的NaNO3進(jìn)行再生，將其在約20°C的溫度下從容器12引入該離子交換劑器皿的底部。在這樣的濃度下，將可能已經(jīng)存在于該離子交換劑床中的細(xì)菌和真菌被殺除到一定程度使得在這種情況下可以免除前述的廢水巴氏殺菌步驟。所施加的鈉離子如此作用以便取代被吸附的鉀離子和隨后銨離子以及一些來(lái)自離子交換劑的氨基酸。維持鹽溶液的供給直到離開離子交換劑床的洗出液中的銨達(dá)到了預(yù)定的低水平，此時(shí)再次用水清洗該離子交換劑床以將硝酸鈉從中清除。然后該離子交換劑再次準(zhǔn)備好用于有機(jī)廢水的處理。
[0056]將所述清洗水和洗出液作為NH4NO3和KNO3的溶液導(dǎo)向緩沖罐13中。隨后，將其帶入混合罐14，其中通過(guò)調(diào)節(jié)最占優(yōu)勢(shì)的大量營(yíng)養(yǎng)元素在所述溶液中的比例產(chǎn)生高檔肥料。合適的氮、磷和鉀的配制品分別從容器15、16、和17供應(yīng)，并且也可能已經(jīng)添加了其他營(yíng)養(yǎng)素。
[0057]當(dāng)根據(jù)以上概述的程序進(jìn)行操作時(shí)，包含在近似20床體積有機(jī)廢水中的非常高比例的銨離子可能被吸附到一個(gè)單一的有機(jī)的、合成離子交換劑床上并且被釋放到一個(gè)床體積或更少的再生劑溶液中。以這種方式可以獲得一個(gè)濃度系數(shù)，該濃度系數(shù)比用天然離子交換劑和用常規(guī)應(yīng)用的較低強(qiáng)度的再生劑溶液可獲得的那種高許多倍。
[0058]總體上，濃度系數(shù)取決于一系列因素，值得注意地是:1)有待處理的液體中的銨離子濃度；2)離子交換樹脂的離子交換容量；3)再生劑溶液的濃度(正電荷的摩爾當(dāng)量)；以及4)再生劑溶液在離子交換樹脂床中的流動(dòng)型態(tài)。
[0059]由于分別應(yīng)用于I)和3)的液體之間的大的濃度區(qū)別，根據(jù)本發(fā)明的方法，有可能將來(lái)自再生過(guò)程的洗出液的最后一部分(“尾部(tail)”)再利用用于制備新一批的再生劑溶液，由此進(jìn)一步提高濃度系數(shù)。銨在再生劑溶液中成比例適度的濃度沒(méi)有顯著降低再生過(guò)程的產(chǎn)率并且因此可以被接受。
[0060]至于再生劑溶液的流動(dòng)型態(tài)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種包括高流動(dòng)階段接著停止的重復(fù)周期的脈沖再生允許顯著更高的濃度系數(shù)，這歸因于在洗出液中銨的更高的峰值濃度以及更短的尾部。脈沖再生劑流的周期的一個(gè)實(shí)例可以是15床體積/小時(shí)持續(xù)6秒接著零流量持續(xù)54秒，從而導(dǎo)致平均流速為1.5床體積/小時(shí)。在高流動(dòng)階段中，在離子交換床中徑向混合是最優(yōu)化的，而在停止期間擴(kuò)散到離子交換劑球珠中是最優(yōu)化的。生成的間斷式流在再生劑流的前部和短的尾部呈現(xiàn)出高濃度。
[0061]現(xiàn)在將通過(guò)以下非限制性實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明。
[0062]實(shí)魁
[0063]實(shí)例1:不同類型有機(jī)的、合成離子交換劑的測(cè)試
[0064]使分別是凝膠樹脂型和大孔型的兩種有機(jī)的、合成強(qiáng)酸性陽(yáng)離子型交換劑呈Na型，并且就它們?cè)?床體積每小時(shí)的流速下保留銨的能力進(jìn)行比較。
[0065]
所應(yīng)用的NHLT-N溶液帶有強(qiáng)酸性官能團(tuán)的帶有強(qiáng)酸性官能團(tuán)的(1.1 g/Ι )的床體積Dowex G-26凝肢樹脂陽(yáng)Dowex M-31大孔型陽(yáng)離子
-經(jīng)巴氏消毒的過(guò)離子交換劑，Na型銨保交換劑，Na型銨保留率％
[0066]濾成25 μιη的漿料留率％
05 ?ΟΟ?00
LO --?100
L5 ΙΟΟ--?
Σο ------
15 ----ΟΟ
-- ------
15 100100
40 ΙΟΟΙΟΟ
5^0 ΙΟΟ99
6?) ?ΟΟ99
?Ο --?97
8^0 --?95
?ΟΟ ?ΟΟ88
1?0 9979
?4? 9870
Γ--) 98-
Κθ 97-
mo 97-
[0067]即使凝膠樹脂型離子交換劑表現(xiàn)出最佳的純化特性，大孔離子交換劑也被發(fā)現(xiàn)是完全適用于根據(jù)本發(fā)明的目的。
[0068]以同樣的方式，測(cè)試兩種弱酸性離子交換劑。
[0069]
所應(yīng)用的NH,-N溶液帶有弱酸性官能團(tuán)的I帶有弱酸性官能團(tuán)的(I g/Ι)的床體積 Dowex MAC-3大孔陽(yáng)離Amberlite IRC86凝膠樹子交換劑，銨保留率％脂陽(yáng)離子交換劑，銨保留

率％
15 10099
[0070]5^09795
?39386
?ΟΧ)9076
\?38066
?5?6850
VL55336
[0071]在此，大孔陽(yáng)離子交換劑顯示出最佳的結(jié)果并且被發(fā)現(xiàn)是可應(yīng)用于本發(fā)明的目的。
[0072]實(shí)例2:所選擇營(yíng)養(yǎng)素的分離效率
[0073]在荷蘭斯特克斯的瓦赫寧恩大學(xué)的豬研究中心(Wageningen University, SwineResearch Centre Sterksel, Netherlands)建立了用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的原尺寸設(shè)備。借助于一個(gè)傾析器將輸入的一星期時(shí)間的豬糞肥分離成一個(gè)固體部分和一個(gè)液體部分。將該液體部分短暫存儲(chǔ)在一個(gè)緩沖罐中，將其從該緩沖罐泵送到一種有機(jī)的、合成離子交換劑上。
[0074]該離子交換劑由呈Na+形式的凝膠樹脂球珠構(gòu)成，具有通過(guò)加成二乙烯基苯而交聯(lián)的苯乙烯作為其基質(zhì)并且具有作為官能團(tuán)的磺酸。該離子交換劑的總交換容量總計(jì)為近似2摩爾當(dāng)量每升，而平均球珠尺寸是約0.65_。這些大量的離子交換劑球珠的均勻性系數(shù)是約1.1。近似1.6m3體積的離子交換劑存在于一排器皿中的每個(gè)器皿之中，并且每個(gè)器皿的在離子交換劑床的最高水平處的內(nèi)截面面積是近似1.8m2。
[0075]將有待處理的液體泵送到每個(gè)器皿的頂部如此使得通過(guò)重力以近似7cm/min的流速滲透過(guò)合成的、有機(jī)離子交換劑床。一旦各個(gè)離子交換劑床飽和時(shí)，如由預(yù)定銨泄漏閾值所定義的，將它們用一種處于20°C的溫度和約lOmol/kg的濃度的NaNO3溶液再生，產(chǎn)出一種已經(jīng)被離子交換劑吸附的帶有營(yíng)養(yǎng)素的洗出液。持續(xù)該再生直到在洗出液中的銨達(dá)到預(yù)定的低水平。
[0076]分離效率是每種營(yíng)養(yǎng)素輸入質(zhì)量的最后終止于洗出液(根據(jù)以上程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理后)中的比例的度量。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)素在洗出液中的質(zhì)量除以該營(yíng)養(yǎng)素的輸入質(zhì)量計(jì)算出分離效率。
[0077]處理了呈現(xiàn)為有機(jī)物質(zhì)含量為1.0% (w/w)并且銨態(tài)氮含量為1.9g/l的總共6476kg的液體部分。
[0078]
營(yíng)養(yǎng)素I總共的N I總共的K INH4-N
分尚效率(％ ) 609389
[0079]如所呈現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)了對(duì)于鉀以及銨態(tài)氮的非常高的分離效率。然而，由于該離子交換劑的飽和以及再生操作是參考如以上提及的預(yù)定銨閾值進(jìn)行的，若希望的話，可以通過(guò)調(diào)節(jié)所述閾值將分離效率使得地進(jìn)一步增加到接近100%的值。
[0080]實(shí)例3:在多個(gè)吸附和再生周期中對(duì)于不同類型離子交換劑的持續(xù)銨分離效率
[0081]使分別是凝膠樹脂型和大孔型的兩種有機(jī)的、合成陽(yáng)離子交換劑呈Na+型，并且就它們?cè)?床體積每小時(shí)的流速下的持續(xù)保留銨的能力進(jìn)行比較。將銨吸附到離子交換劑上后，將離子交換劑每次用一種處于lOmol/kg水的質(zhì)量摩爾濃度和20°C的溫度的NaNO3溶液進(jìn)行再生。對(duì)這兩種測(cè)試離子交換劑進(jìn)行總計(jì)10次運(yùn)行。
[0082]
所應(yīng)用的帶有強(qiáng)酸性官帶有強(qiáng)酸性官Dowex DowexM-31第ΝΗ,-Ν溶能團(tuán)的Dowex能團(tuán)的Dowex M-31，弟5 10次運(yùn)行夜(I g/1) G-26凝膠樹脂M-31大孔陽(yáng)次運(yùn)行的床體積陽(yáng)離子交換離子交換劑，
劑，Na型銨保Na型銨保留率留率(％),第(％),第I次
10次運(yùn)行運(yùn)行
[0083]
Z5100100100100
5.01009999100
?3100959997
?Ο?)?ΟΟ919291
Ks100878686
?5?9884848]
--395656365
[0084]雖然發(fā)現(xiàn)了對(duì)于凝膠樹脂型離子交換劑的最佳的持續(xù)銨凈化特性，但也發(fā)現(xiàn)了大孔離子交換劑保持了有用的保留水平。
[0085]在實(shí)例I中測(cè)試的弱酸性離子交換劑還經(jīng)受用強(qiáng)鹽再生劑進(jìn)行再生。將DowexMAC-3 用 10mol/kg 的 NaNO3 溶液再生，而將 Amberlite IRC86 用 5mol/kg 的 NaNO3 溶液再生。特別是對(duì)于后者，在銨吸附步驟期間觀察到該離子交換劑的實(shí)質(zhì)性溶脹，這將影響其銨分離效率的長(zhǎng)期持久性。然而，對(duì)于大孔Dowex MAC-3，根據(jù)手頭的發(fā)現(xiàn)和觀察結(jié)果預(yù)計(jì)的是在10次連續(xù)吸附和再生步驟后將仍保持有用的保留水平。
[0086]實(shí)例4:離子交換劑對(duì)滲誘沖擊的耐受件
[0087]進(jìn)行一項(xiàng)測(cè)試以便找出反復(fù)的滲透沖擊將如何影響該有機(jī)的、合成離子交換劑。每10分鐘將4mol/kg的NaNO3溶液和1% (w/w)的NH4Cl溶液輪流應(yīng)用到一個(gè)有機(jī)的、合成離子交換劑床。運(yùn)行50個(gè)周期，意味著該離子交換劑經(jīng)受100次溶液改變，每次溶液改變可以被認(rèn)為是一次滲透沖擊。隨后，將離子交換劑球珠的一個(gè)隨機(jī)樣本送往制造商進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)了約5%的球珠破裂。然而，在原始狀態(tài)的離子交換劑中的未破裂球珠的初始含量?jī)H被保證為95%的最小比例。因此，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滲透沖擊處理的顯著的惡化效果。
[0088]實(shí)例5:容暈和流暈的長(zhǎng)期持久性
[0089]即使在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法運(yùn)行的設(shè)備中并且沒(méi)有對(duì)來(lái)自該設(shè)備的離子交換劑材料進(jìn)行任何替換下連續(xù)完整處理液體糞肥12個(gè)月后，未出現(xiàn)有關(guān)降低的離子交換容量、減小的流速、或細(xì)菌生長(zhǎng)的問(wèn)題。
[0090]實(shí)例6:濃度系數(shù)
[0091]當(dāng)在一個(gè)G26離子交換劑床上吸附500ppm的銨溶液時(shí)獲得了高濃度系數(shù)的最極端的實(shí)例之一。再生劑是K2CO3, K+為16重量摩爾濃度，并且該洗出液是0.5床體積中50，OOOppm銨。該濃度系數(shù)是200倍并且基本上沒(méi)有任何銨(氨)尾料。尾料的缺少可以由在強(qiáng)堿性再生劑溶液中銨離子到氨的化學(xué)轉(zhuǎn)化進(jìn)行解釋。這防止了銨離子與再生劑的鉀離子在離子交換劑的陽(yáng)離子位點(diǎn)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。在這種情況下該再生劑用其自身的離子不可逆地取代活性位點(diǎn)。這個(gè)理論通過(guò)以下事實(shí)證實(shí)，即，用飽和K2HPO4進(jìn)行再生將在峰值處給出等于或甚至更大的濃度，但是導(dǎo)致顯著的尾料。在后一種情況下，銨離子大概與鉀離子為吸附進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從有機(jī)廢水中去除銨態(tài)氮的方法，該方法包括以下步驟 (i)提供具有小于2g/l的銨態(tài)氮含量的有機(jī)廢水； (?)將所述廢水應(yīng)用到一種在使用中吸附超過(guò)1.2eq/l，優(yōu)選超過(guò)2.0eq/Ι的有機(jī)的、合成的離子交換劑；并且 (iii)使來(lái)自所述廢水的銨態(tài)氮吸附到所述離子交換劑上， 其中，步驟(iii)之后，將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為從3mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的NaNO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從lmol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的Na2CO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從3mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的NaCl溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從lmol/kg至完全飽和并且溫度為從30°C至40°C的Na2SO4溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從4mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的K2CO3溶液、和/或用一種質(zhì)量摩爾濃度為從4mol/kg至完全飽和并且溫度為從5°C至40°C的K2HPO4溶液再生，其中，當(dāng)將所述廢水施加到該離子交換劑時(shí)，該有機(jī)廢水具有小于8% (w/w)的有機(jī)物質(zhì)含量，所述有機(jī)物質(zhì)是溶解的或處于最大擴(kuò)張為25 μ m的粒子形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在將所述廢水施加到該離子交換劑之前使該離子交換劑呈Na+-形式或K+-形式的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為8mol/kg并且溫度為20°C的K2CO3溶液進(jìn)行再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為1moI/kg并且溫度為20°C的NaNO3溶液進(jìn)行再生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為4.5mol/kg并且溫度為40°C的Na2CO3溶液進(jìn)行再生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為3.5mol/kg并且溫度為32°C的Na2SO4溶液進(jìn)行再生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為6mol/kg并且溫度為20°C的NaCl溶液進(jìn)行再生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中將該離子交換劑用一種質(zhì)量摩爾濃度為8mol/kg并且溫度為20°C的K2HPO4溶液進(jìn)行再生。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中以一個(gè)系列的形式輪流進(jìn)行步驟(iii)和所述再生該離子交換劑的步驟，該系列包括超過(guò)10次、優(yōu)選超過(guò)25次、優(yōu)先超過(guò)50次、更優(yōu)選超過(guò)500次、最優(yōu)選超過(guò)3000次重復(fù)的所述步驟，并且其中在所述系列的持續(xù)期間不更換該離子交換劑。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在該有機(jī)廢水中銨態(tài)氮的濃度超過(guò)lg/Ι、優(yōu)先地 1.5g/l。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)將所述廢水施加到該離子交換劑上時(shí)，該有機(jī)廢水具有超過(guò)I % (w/w)的有機(jī)物質(zhì)的含量。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該有機(jī)廢水包括液體糞肥。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)將所述廢水施加到該離子交換劑上時(shí)，該有機(jī)廢水顯示出的pH在6.5-8.0的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中該離子交換劑的球珠具有.0.4-1.0mm、優(yōu)選0.6-0.7mm的平均粒徑以及1.2或更小、優(yōu)選1.1或更小的均勻性系數(shù)。
【文檔編號(hào)】C02F11/04GK104136122SQ201380004152
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】博·溫納格林, 真斯·川茲伯格·克里斯坦森 申請(qǐng)人:Re-N技術(shù)有限公司