用于从包含液体粪肥的有机废水中去除铵态氮的方法技术

本发明专利技术涉及用于从包含液体粪肥的有机废水中去除铵态氮的方法，该方法包括以下步骤：将具有高含量的铵的废水施加到一种有机的、合成的离子交换剂中并且允许铵吸附至该离子交换剂上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。高等动物高度聚集的任何地方，如猪圈，由于排尿以及通便导致的不同形式的氮的释放可能会造成不同规模的环境问题。当离开这些动物时，粪肥中相当大比例的氮以脲的形式存在。然而，这之后不久，脲转变为pH-中性的铵和二氧化碳的混合物。然后，在接下来的时期中，二氧化碳离去，PH值增大并且氨将开始蒸发。氨是一种对眼睛、鼻子和肺的刺激物并且高浓度的氨可能导致疾病或者甚至死亡。当被大量释放到大气中并且被空气和雨水积累于营养不足的生态系统(如，泥沼、酸沼和石南荒原(heathlands))中时，形成原始植被的这些种类被嗜氮者取代。粪肥的沉积通常发生在马厩或猪圈的地板下，而周期性地转移至粪肥池或废水池。通常，粪便和尿是混合的，使得粪肥处于浆体的形式。储存之后，通常持续几个月，粪肥池或废水池的内含物一般作为肥料被散布到农用土地上。存在的部分氮将会蒸发为氨，导致难闻的气味，并且处于硝酸盐形式的另一部分将可能浸入地下水或流至河道、淡水本体和海洋中，进一步引起污染和富营养化的问题。为缓和过剩的氮对环境的不利效应，承担密集的畜牧业产业，特别是大型养猪场室内化的许多国家已对该效应实施了规定不每单位面积的大田不能散布超过指定的粪肥量。然而，由于在给定的区域内密集的大规模畜牧业室内化经常依赖于饲料的集中输入，氮分区域池的典型增加远超过所能利用的、并且与该区域内可用农业土地相适应的情况。因此，最近几十年，已经将相当大的注意力直接放在工序的发展上，由此粪肥中的氮可以被选择性地去除并以适合于运输至多个区域(具有较小的氮负荷)的形式保留，以用作肥料。当从粪肥中重新获得氮时，在干部分和液体部分中的最初的分部分离一般通过不同的手段进行，因为显著比例的氮存在于粪肥的液体部分中。所述分部分离产生的干粪肥部分可能被用作，例如用作富含磷的土壤改良剂、用作生物质燃料或用作沼气池的原料。根据已知的方法，传统上已经通过氨汽提和/或铵盐的沉淀将氮从液体粪肥部分中去除，用于直接用作受一定范围的外来化学品的添加影响的肥料。为了较少的能源消耗并且不依赖于复杂的工业设备来从液体粪肥中去除铵态氮， 建议使用通过吸附来清除铵离子的天然离子交换剂。因此，国际专利申请WO 92/12944披露了天然的阳离子交换剂，特别是矿物海绿石，用于从液体粪肥的水相中去除铵态氮的用途。进行过滤、絮凝和沉积步骤之后，将存在适度氮含量的水相施加到该离子交换剂中。优选地，用一种CaCl2的水溶液可再生该离子交换剂，并且可将洗出液作为分离的产物或者浓稠的淤浆存储，该产物或淤浆来自于最初的、分离为不同相的粪肥。这些利用天然的离子交换剂从含有粪肥的液体中去除铵态氮的现有技术的方法被寄予厚望。不幸的是，它们并未达到这种极高的期望并且尚未以商业化规模投入使用。几个主要问题阻挠了获得天然离子交换剂在清除液体粪肥里的铵中的功能性操作的尝试。当用于正在谈论的目的时，天然离子交换剂床通过源于它们自身分解的精细材料以及通过来自该液体粪肥的、部分有机性质的干物质颗粒而堵塞。要清洗的液体的渗滤被严重地阻碍，使得通过离子交换剂本体的流速并且因此其效率缩小至令人不满意的水平， 一般而言至小于3mm/min。对于具有再生剂溶液的天然离子交换剂床的每一次反冲洗以及处理而言，离子交换剂材料的磨损进展到如此程度以致加重设备的闭塞问题，从而产生受抑制且非均匀地通过该离子交换剂床的不同部分的流动模式。在去除液体粪肥中的铵态氮中应用的天然离子交换剂的另一个缺点在于它们固有的低阳离子交换能力，经常小于I摩尔当量每升。在离子交换过程中，不可能达到令人满意的铵浓度系数；实际上几乎从未超过3的值并且通常不大于I。从该离子交换剂中将吸附的铵释放至再生溶液中之后，这种液体的最终体积典型地实质上不小于该方法开始时所要处理的液体体积。由于涉及相当大的环境和商业利益，为了补救应用天然离子交换剂来去除液体粪肥中的铵态氮的方法的缺点，已经进行了许多实验，但是这已经被证实很难完成。实际上，如在液体粪肥中所遇到的，当提到显示了适度至高含量铵的液体处理时，离子交换剂的根本原则已经被广泛地抛弃，尤其是倾向于通过将适当的化合物添加到要处理的液体中来直接沉淀铵盐。因此，合成的离子交换剂用于从有机废水中通过吸附来去除铵的用途也已经被局限于清洗残余物、从液体中稀释铵的最终处理，这些处理已经经历前述的其他性质的冗长步骤，从而铵态氮的压倒性的主要部分已经被处置，在此方面参照国际申请 W02004/089833A2 以及美国申请 US 2008/053909A1。本
内的一般立场由欧洲申请EP 0114038A例证。所述申请披露了离子交换剂的使用仅适用于铵浓度小于15mM，这也低于在大多数液体粪肥中所发现的浓度。在较高的浓度时，提出通过化学品的添加来进行铵盐的直接沉淀。鉴于上述内容，本专利技术的目的是提供一种用于从液体粪肥中去除铵态氮的对环境友好型的方法，该方法简单有效且耐用并且仅需要适度的能量和外来的工业化学品的消耗。为了满足这个目的，提供了一种，该方法包括以下步骤提供具有铵态氮含量的有机废水；将所述废水施加到有机的、 合成的离子交换剂中，在使用中，该离子交换剂吸附超过I. 2eq/l (摩尔当量每升)，优选超过2. Oeq/Ι或更高；并且允许铵态氮从所述废水中吸附到所述离子交换剂，其中在施加所述废水至所述离子交换剂中时，所述废水中的铵态氮的浓度超过2g/l。出人意料地，已经发现有机的、合成的离子交换剂的使用使得在高流速和浓度系数下直接从包含液体粪肥的高铵有机废水中去除铵态氮变为可能，并且以这样一种方式使得甚至当被反复再生并被暴露于有待处理的液体中持续更长的时期时，离子交换剂的这些有利特性得以保持。当用天然离子交换剂出于正在谈论的目的进行处理时，鉴于迄今遇到的问题，发现了使用有机的、合成的离子交换剂珠粒的令人惊讶的耐用性以及有效性，而不需要任何预处理，以降低要处理的液体的铵含量，这远高于所希望的情况。由此，提供了一种用于从液体粪肥中去除铵态氮的稳健、简单且有效的方法，这样使得与不同的氮化合物(附属于该粪肥的有机分解)的排放相关的不良作用可以被控制。根据本专利技术，存在于要处理的有机废水中的液体粪肥可以源于任何动物，但是大多数经常起源于家畜，例如，猪、牛或家禽。将其施加到该离子交换剂中之前，所述粪肥可以与其他种类的有机废弃物，如城市污水混合。该有机的、合成的离子交换剂可以被安装在中央设备里，以接收包含来自几个外源的含粪肥废水，或者可以将其放在农场中，该农场与一个稳定的，传统的或宽松的容纳系统，或在室内或室外的猪圈相关联。通过后者的关联，确保了新鲜粪肥的可预测的以及稳定供应的可能性。优选地，液体粪肥起因于粪肥的分部分离，以便于限制粗糙的固体物质的出现。任选地，在分部分离之前，将粪肥暂时地储存在一个贮器中。通过任意一种分离器，任选地一种振动筛分离器，可以完成分部分离。还可以在一个倾析器中，任选地在螺旋压力机处理之后，进行分离。在一个优选实施方案中，分部分离后并且在施加至该离子交换剂中之前，将该液体粪肥进行巴斯德消毒。这么做是为了抑制微生物的生长并且因此生物膜的形成，以及在该离子交换剂的床上形成微粒菌落。有利的是，该液体粪肥被分部分离并且不久之后被存于一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：博·温纳格林，真斯·川兹伯格·克里斯坦森，
申请(专利权)人：REN技术有限公司，
类型：
国别省市：