CN1835893A - 诸如高氯酸根的氧负离子在离子交换树脂上的生物降解 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示用于去除离子交换树脂的高氯酸盐负载的***及方法。此等***与方法依靠树脂与通过培养破坏高氯酸盐的微生物所形成的液体产物之间的直接接触。此等方法可纳入自水流去除高氯酸盐的方法中。本发明亦揭示一种树脂产品，所述产品包括其表面上具有破坏高氯酸盐的微生物涂层的阴离子交换树脂。

Description

诸如高氯酸根的氧负离子在离子交换树脂上的生物降解
技术领域
本发明涉及水处理领域且涉及用离子(阴离子)交换树脂自含水原料(包括家庭用、工业用及农业用水源(例如饮用水)至盐水及其它水流)中去除诸如高氯酸根离子等污染物。更具体而言，本发明涉及自载有用于水处理中的载有高氯酸盐的树脂去除高氯酸盐负载以便重新使用或安全处理此树脂。
背景技术
过去50年来，高氯酸铵一直在固体***及用于火箭、导弹及焰火的固体推进剂中作为氧化剂成份使用。据估计，美国制造的高氯酸盐中有90％以上用于此等应用。制造商对高氯酸盐及含有高氯酸盐的排放物的随便处理以及封闭不严的过期导弹与火箭燃料原料堆的堆积已使地表水与地下水源受到高氯酸盐污染。在美国的至少14个西部州中，高氯酸盐污染正在成为一个越来越严重的问题且在欧洲亦有关于高氯酸盐污染的报道。
加利福尼亚卫生服务部门(California Department of Health Services)已确定高氯酸盐的最高允许水平为18μg/l。这是依据高氯酸盐抑制甲状腺摄取碘的潜在能力确定的。已发现在加利福尼亚及其它州中地下水的高氯酸盐水平高达数百μg/l。
人们目前正广泛地研究两种自水源中去除高氯酸盐的方法--生物破坏及离子交换。在2001年5月30日召开的联邦整治技术圆桌会议(Federal RemediationTechnologies Roundtable General Meeting)上已阐述了使用各种菌株进行生物破坏，其中Jeffrey Marqusee阐述了生物有机体在地下环境中如何处理高氯酸盐。在此会议中Paul Hatzinger(第43号海报)与John D.Coates(海报洁本CU 45)亦报告了类似的研究。
由于高氯酸盐对普通聚苯乙烯基强碱阴离子交换树脂具有极高的亲和性，故离子交换颇具吸引力。然而，当前实践未提供用于树脂再生的实用且便利的方法。此至少部分地由于高氯酸盐对普通树脂的亲和力非常强以至再生期间需要极大量浓氯化钠盐水来置换高氯酸盐。通常每立方英尺的树脂需使用数百磅盐浓度自6％至饱和的氯化钠再生剂。或者，可仅使用此等树脂吸附一次高氯酸盐并随后弃掉而不是进行再生。在这两种情况下，皆会形成难以处理的载有高氯酸盐的终产物。由于担心负载树脂的高氯酸盐组份再次进入环境，故以普通填埋及类似方式丢弃负载树脂是不安全的。由于高盐水平通常会使细菌失活，故以细菌分解浓氯化钠盐水中的高氯酸盐成份的尝试亦未获成功。例如，Tina M.Gingras与Jacimaria R.Batista在J.Environ.Monit.(2002)(4，96-101)中报告，在生物治理环境中存在低至0.5％的氯化钠就会使高氯酸盐降解活性降低30％而1.0％氯化钠可使活性降低60％。
业内所需要的及本发明所提供的是一种用于自载有高氯酸盐的离子交换树脂去除高氯酸盐而不产生大量难处理再生产物的方法。本发明亦提供一种新颖形式的离子交换树脂，其能够自溶液去除高氯酸根离子并直接原位将高氯酸盐分解为非高氯酸盐物质。
发明内容
现已发现，通过使负载树脂原位与破坏高氯酸盐的微生物液态产物接触可降低且在某些情况下实质上完全消除载有高氯酸盐的离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载。该破坏高氯酸盐的微生物液态产物可以是经培养的破坏高氯酸盐的微生物的悬浮液。其亦可以是自此一悬浮液获得的上清液。
因此，在一总体方面中，本发明提供一种用于降低载有高氯酸盐的离子交换树脂上的高氯酸盐负载水平的方法。此总体方法包括以下步骤：获得载有高氯酸盐的离子交换树脂、及在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物的条件下使所述载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触破坏高氯酸盐的微生物液态产物。此等条件通常指兼性或厌氧条件。非高氯酸盐反应产物包括氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐及氯化物中的一或多种。由此可获得高氯酸盐负载较载有高氯酸盐的离子交换树脂为低的经处理离子交换树脂。
此有利方法可用于各种场合，不仅包括其中对经处理离子交换树脂进行回收及循环以供重新利用的场合，而且亦包括其中由于经处理离子交换树脂的高氯酸盐负载已降低因而可更安全地加以处理的场合。
因此，本发明的另一方面体现为一种用于再生载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法。所述方法包括首先自水处理区获得载有高氯酸盐的离子交换树脂。该水处理区是一其中用树脂自高氯酸盐污染的水流中去除高氯酸盐且因而降低彼水流中高氯酸盐水平的区域。然后，在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生高氯酸盐负载相对于载有高氯酸盐的离子交换树脂降低的经处理离子交换树脂的条件下，使此载有高氯酸盐的树脂直接与破坏高氯酸盐的微生物液态产物接触。先前已对此等条件及反应产物有所阐述。此经处理树脂经回收且通常在清洗及其它适宜步骤之后循环至一水处理区以进一步用于自高氯酸盐污染的水流中去除高氯酸盐。
本发明的再一方面体现为一种用于安全处理载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法。此实施例包括获得载有高氯酸盐的离子交换树脂，并在处理之前在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生高氯酸盐负载相对于载有高氯酸盐的离子交换树脂降低的经处理离子交换树脂的条件下，使此负载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触破坏高氯酸盐的微生物液态产物。当树脂中高氯酸盐水平降至一安全水平后对此经处理离子交换树脂进行处理。
本发明亦体现为用于处理高氯酸盐污染水的总体方法的一部分。在一种此类方法中，获得高氯酸盐污染的给水，并随后使之接触对高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，由此形成高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂。分离此载有高氯酸盐的离子交换树脂与高氯酸盐含量降低的产物水并将此产物水用作家庭、工业或农业应用的水源，包括用作饮用水。然后，在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生高氯酸盐负载较载有高氯酸盐的离子交换树脂为低的经处理离子交换树脂的条件下，使此载有高氯酸盐的离子交换树脂接触破坏高氯酸盐的微生物液态产物。然后，可对此经处理的离子交换树脂进行安全处理或可经清洗并返回用于处理高氯酸盐污染的给水。
本发明亦可提供一种降低盐水中高氯酸盐水平的方法。在所述方法中，使给水接触对高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂，由此自给水中去除高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐并形成高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂。使产物水与该载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂分离。在导致高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐自此树脂上被置换于盐水中的条件下，使此载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂接触此盐水。此可产生一载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的废盐水并将氯离子引至此第一离子交换树脂上以获得再生第一树脂。分离此高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐污染的废盐水与再生第一树脂，且若期望可清洗并再生此树脂。
在此方法中，随后使所述经分离废盐水接触对高氯酸盐具有亲和性及选择性的第二阴离子交换树脂。此可达成自所述废盐水中去除高氯酸盐并形成高氯酸盐含量降低的经处理废盐水及载有高氯酸盐的第二离子交换树脂。此高氯酸盐含量降低的废盐水通常具有足够低的高氯酸盐含量因而适于排放至处理井或盐水管线中。然后，在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生高氯酸盐负载较载有高氯酸盐的离子交换树脂为低的经处理离子交换树脂的条件下，使此载有高氯酸盐的第二离子交换树脂直接接触破坏高氯酸盐的微生物液态产物。此第二树脂可以上述方法再利用。
本发明的其它方面提供了用于实施此等方法及处理的设备及***。例如，本发明可体现为一种***，其可用于处理载有高氯酸盐的离子交换树脂以将其高氯酸盐负载降至一其可再循环及再利用的点或其可受到安全处理的点。此***包括一个第一反应区，其包含一含有破坏高氯酸盐的微生物菌株、水介质及用于此微生物菌株的营养物的培养物。此第一反应区维持在一可促进破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下。此***亦包括一个第二反应区，其含有载有高氯酸盐的阴离子交换树脂、用于自所述第一反应区的培养物中回收破坏高氯酸盐的微生物液态产物的构件及用于将所回收的破坏高氯酸盐的微生物液态产物供给此第二反应区以接触所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂的构件。此第二反应区的运作条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应并将高氯酸盐转化为非高氯酸盐反应产物，由此产生高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。此***亦可包括用于丢弃高氯酸盐负载降低的树脂的构件或用于清洗及回收此高氯酸盐负载降低的树脂以供再循环及重新利用的构件。
或者，本发明可体现为一种用于降低高氯酸盐污染水的高氯酸盐含量的***。此***包括一个第一反应区，其包括含有破坏高氯酸盐的微生物(细菌)菌株、水性基质及用于所述菌株的营养物的培养物。此第一反应区维持在可促进破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下，且包括一个分离器或其它用于自所述第一反应区中的培养物回收所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物的构件。此***亦包括一个第二反应区。此第二区或容器包含对高氯酸盐污染的水源中存在的高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，并配备有用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区的构件以在容许所述树脂自高氯酸盐污染水去除高氯酸盐的条件下接触所述阴离子交换树脂。此可产生期望的高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂。一适宜的固体/液体分离器提供用于分离所述载有高氯酸盐的离子交换树脂与高氯酸盐含量降低的产物水。一旦离子交换树脂装载有高氯酸盐，将停止对其的使用。在能使破坏高氯酸盐的微生物液态产物与载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应以将高氯酸盐转化为非高氯酸盐反应产物的条件下，使自所述第一反应区回收的破坏高氯酸盐的微生物液态产物接触所述第二区中的装载树脂，由此产生高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。此***另外包括用于清洗及以其它方式回收高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂以供再利用或处理的构件。
此外，本发明亦可体现为一种用于净化水及产生一可安全处理的高氯酸盐水平降低的盐水副产物。此***中有一个第一反应区，其包含含有破坏高氯酸盐的微生物菌株、水性基质、用于所述菌株的营养物的培养物，此第一反应区维持在可促进破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下。此***包括用于自所述第一反应区的培养物中回收所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物的构件。此***有一个第二反应区，其包含对高氯酸盐污染的水源中存在的高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂。提供构件以将污染水供给所述第二反应区，使其在容许此树脂自所述污染水去除高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的条件下接触第一阴离子交换树脂，由此产生高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的离子交换树脂。一分离器可自所述载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂分离高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐含量降低的产物水。此***包括一个构件，其用于在高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐置换条件下使在所述第二反应区中形成的经装载第一阴离子交换树脂与一盐水接触，由此形成一载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的废盐水及一高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐含量降低的再生第一树脂且包括用于分离所述再生第一树脂与载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的盐水的构件。此***亦包括一第三反应区，其包含对高氯酸盐的亲和性超过对硝酸盐及硫酸盐的亲和性的第二阴离子交换树脂及用于将所述载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的废盐水供给此第三反应区的构件，以在容许此树脂优先自所述被污染的废盐水中去除高氯酸盐的条件下接触第二阴离子交换树脂，由此形成可安全处理的高氯酸盐含量降低的废盐水及载有高氯酸盐的第二离子交换树脂。分离此载有高氯酸盐的第二树脂并使之接触自所述第一反应区回收的破坏高氯酸盐的微生物液态产物。进行此接触的条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应从而将高氯酸盐转化为非高氯酸盐物质并由此产生高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。此树脂可丢弃或较佳回收并重新利用。
在另一方面中，本发明提供一种特别设计用以去除高氯酸盐污染物的新颖形式离子交换树脂。此树脂产品包括载有能够与一诸如氯等阴离子结合且能够使所述阴离子与高氯酸根发生交换的化学部分的固体颗粒状多孔聚合物结构。此颗粒状多孔结构另外具有一吸附于其表面上的破坏高氯酸盐的微生物膜。
附图说明
下文将参照附图进一步详细阐述本发明，其中所有图皆为体现本发明的代表性***的半剖面示意正视图且其中：
图1展示本发明的一个基本***，其中微生物培养物液体产物是微生物悬浮液；
图2展示一个***，其中微生物培养物液体产物是自微生物悬浮液分离的液相；
图3展示图2中的***，其中在其流程图中纳入了若干额外特征；及
图4展示图2中的***，其适于处理载有高氯酸盐的盐水流进料。
具体实施方式
本发明涉及使用微生物分解阴离子交换树脂上的高氯酸盐负载。本文通过使用各种原料的许多不同工艺处理场合来阐述本发明。因此，此对较佳实施例的阐述将分为以下几个部分：
离子交换树脂
破坏高氯酸盐的微生物
经微生物涂布的树脂产品
代表性原料
总体工艺描述及工艺流程
工艺条件
用经微生物涂布的树脂处理水
此等部分之后是一些实例
离子交换树脂
载有高氯酸盐并根据本发明进行处理的离子交换树脂通常属于强碱性树脂。
此等树脂基于各种聚合物结构，例如聚苯乙烯与交联剂及与适宜活性基团(例如季铵)的聚合物。代表性树脂包括：
1型及2型Prolate强碱性树脂
Amberlite IRA-400
Amberlite IRA-900
Dowex SBR
Ionac ASB-1
Ionac AFP-100
Dowex SBR-P
Dowex 11
Duolite A-102-D
Ionac ASB-2
Amberlite IRA-93
Amberlite IR-45
Purolite A-400
Purolite A-520-E
Purolite A-600
lonac A-260
Dowex WGR
Sybron SR6
Sybron SR7
ReillexTMHPQ树脂(基于聚乙烯基吡啶聚合物)
Nitrex
Resintech SIR 100
Rohm与Haas丙烯酸树脂
其它适用于本发明的离子交换树脂是强酸性或弱碱性类型的树脂，例如：
Amberlite IR-120
Ionac C-20
Prolate C-100
Ionac C-270
Amberlite-200
Ionac CFS
通常，I型强碱性树脂(尤其是那些基于聚苯乙烯骨架者)在去除高氯酸盐方面可获得良好的总体效果且是较佳的树脂。
在此等树脂中，使用Sybron SR6树脂已获得极佳效果。此是一种具有季铵官能团且在此等季铵基团中具有三个丁基的树脂。Sybron SR7树脂可获得相似的优良结果。此是一种类似的基于季铵但在其季铵基团中具有三个丙基的树脂。已观测到SR7树脂对高氯酸根离子具有特别高的选择性。
破坏高氯酸盐的微生物
本发明使用一种还原高氯酸盐的微生物，或更典型地，使用两或更多种此等生物体的混合物。含微生物的代表性组合物包括存在于普通市政污泥(参见美国专利第USP3,755,156号(1973))及活性污泥(参见GR-1，Rikken，G.B等人， Appl.Microbial. Biotechnol.(1996) 45：420)中的混合细菌培养物；及取自内华达州克拉克具污水处理厂的BAU培养物(参见Gingras，T.M等人， J.Environ.Monit.(2002) 4：96-101)；美国专利第USP 5,302,285号的 Wohanella succinogenes HAP-1；取自造纸厂废料的StanCKB(参见Bruce，R.A等人， Environ.Microbial.(1999)1：319)；B.E.Lodan报道的菌株PPA D8 KJ KJ3与KJ4( Appl.Environ.Microbial.(2001)67：2499， Ideonella dechloratoms及 Acinebacter thermotoleranticus)。此等仅是可用于本发明工艺的普通类型细菌的代表。
其它微生物源包括无病原体的污泥、酿酒厂污泥、混合培养物及诸如此类。一般而言，任何可分解高氯酸盐的微生物皆适用于本工艺。
此等微生物适于在水性介质中且在诸如糖、低碳数醇(例如，甲醇、乙醇、异丙醇)、碳源及类似物等适宜营养物的存在下培养(生长)。此培养物可为存于水性介质中的微生物悬浮液形式。接触经装载树脂颗粒的实际材料大多是液态产物，本文中将其定义为生物体存于水性介质中的悬浮液或自此悬浮液经(例如)倾析、离心、过滤、筛分及类似方法分离的相对不含微生物的液相。本文将所述的后一种液态产物称为微生物培养物“上清液”。
经微生物涂布的树脂产品
本发明提供一种可用于自水性原料去除高氯酸盐的新颖树脂产品。其是离子交换树脂与生物材料的组合。根据以下步骤制备此材料：
1.选择一种能够以氯化物或类似物交换高氯酸盐的颗粒状阴离子交换树脂。适宜的代表性树脂阐述于下文中。
2.将水溶液中的高氯酸盐吸附(交换)至树脂上。
3.将吸附有高氯酸盐的树脂添加至含有降解高氯酸盐的微生物的生物反应器中。代表性适宜微生物如上文所述。
4.使此等微生物在树脂表面上生长直至消耗掉至少大部分且较佳实质上所有被吸附的高氯酸盐。
5.自反应器去除颗粒表面上具有微生物薄膜的树脂并于室温下干燥或根据该项技术中习知的方法固定。
此产品由离子交换树脂颗粒组成，该等离子交换颗粒的表面固定有破坏高氯酸盐的微生物薄膜。
此新颖形式的树脂可用于以单一步骤自含高氯酸盐的水性原料流去除高氯酸盐，其中原料流中存在的高氯酸盐被吸附至树脂颗粒上的交换位点。随即高氯酸盐由固定于树脂颗粒表面的微生物转化为非高氯酸盐物质。
代表性原料
用破坏高氯酸盐的微生物处理的树脂是相对于其吸附高氯酸盐的容量而言已部分地或相对彻底地载有高氯酸根离子的树脂。在大多数场合中，人们希望非常彻底地去除高氯酸盐。从绝对意义上来说，通常当树脂被部分地耗尽时，其性能会略有下降。这是需考虑其“已耗尽”并使其停止使用的信号。当低达总有效容量的30或40％已耗尽时即会出现此情况。在本发明实例中将会看到此种现象，其中当树脂总容量的约40至45％被耗尽时认为此树脂适于再生。可将此等树脂装载于一基于离子交换的水净化单元中使用。术语“水净化”以其广义含义使用，不仅包括对地下水、表面径流、在湖泊、溪流、河流及类似饮用水源中所存在的水的净化，亦包括对商业、工业及农业用水源(例如，工厂废水、田野径流、污水及类似水源)的净化。
在所有此等场合中，经净化的水中必定会含有不可接受的高水平高氯酸根离子。此是指高氯酸根离子大若干ppb的水平。此给水可包含高达若干ppm的高氯酸盐且在某些工业场合中可包含数十甚至高达100ppm的高氯酸盐。应了解，即使将具有甚至更高高氯酸盐含量的处理水加载于树脂上本发明也会发挥作用。在所有此等场合中，离子交换树脂极可能(若非总是)会吸收其它阴离子。诸如硫酸根与硝酸根等许多此等离子尽管不像高氯酸盐一样引发诸多问题，但亦特别不期望饮用水中含有此等离子，因此通常希望将其交换至树脂上。此等离子的存在量通常较高氯酸盐高得多(通常高出1000倍或更多倍)。此类型的代表性给水可包含自约10至250ppb的高氯酸盐及1至100ppm的硝酸盐及/或硫酸盐。
当使给水接触树脂时，通常亦会自其中去除其它诸如基于重金属的阴离子(例如，砷酸根)等离子。因此，在某些情况下经装载树脂床主要载有高氯酸根离子且在另外一些情况下可具有第二离子作为其主要负载。
在一特殊场合中，需通过接触树脂进行净化的原料流自身是在一离子交换过程中形成的且可为(例如)离子交换树脂再生期间产生的清洗水及污染的盐水。
但是，高氯酸根是最易于吸附的离子之一且可置换诸如硝酸盐及硫酸盐等其它物质，在实践中当离子交换树脂载有高氯酸盐及自进料流中交换出的其它离子时，通常将其再生或处理。
总体工艺描述及工艺流程
图1展示一个用于使树脂接触微生物的代表性装置。将载有高氯酸盐的树脂8填充至容器10中或通过以下在容器10中形成该树脂：首先将新鲜树脂填充至此容器中并经由管线4使载有高氯酸盐的未经处理的水通过其而使其载有高氯酸盐。此树脂将吸附高氯酸根来交换非高氯酸根离子(通常为氯)并获得可经由管线6排出的无高氯酸盐的经处理水。此加载发生于正当使用树脂净化水之时。经由管线14将微生物悬浮液；甲醇、乙醇及其它营养物；适宜的微生物生长盐及水性基质填充至容器12并搅拌以利于气体释放并防止分层。当细菌经培养及生长后，通过管线16将此生物混合物供至容器10，其在此处与树脂8中存在的高氯酸盐反应。此两个反应器通过使用氮气层或类似物维持在厌氧条件下。当细菌消耗掉营养物及高氯酸盐时，所产生的生物质经由管线18自容器10排出返回至容器12或经由管线22至废料。容器12中的生物质形成污泥后经由管线20排出。
高氯酸盐与微生物反应后，可用(例如)经由管线24供给的水顺流或逆流洗涤树脂。生物质与微生物可随经过使用的洗涤水经由管线26-26′排出或经由管线28再循环。此洗涤通常可去除树脂中的微生物。可在原位(容器10中)或在未图示的其它工艺设备中对此经处理树脂实施诸如通入蒸汽、酸洗、热水处理及类似处理等额外清洗步骤。
图2展示图1所绘示一般工艺的变体。所用的相同设备以相同编号表示。图2绘示***200，其中破坏高氯酸盐的微生物是在两阶段反应器/分离器中培养。再次经由管线14将含一或多种微生物的悬浮液、甲醇或其它低碳数醇或糖类微生物营养物、适宜微生物生长盐及水性基质添加至配备有搅拌器30的容器12中。在微生物经培养及生长后，经由管线32将所得微生物悬浮液转至分离器/沉降器34，其配备有搅拌器36以利于固体沉降并获得实质上无固体的上清液微生物培养物液体产物。排出此无固体液体并经由管线16转移至包含一个载有高氯酸盐的离子交换树脂床8的容器10。
***200提供管线18，所述无固体液体可通过所述树脂床后通过管线18返回至沉降器/分离器34。溢流管线26/28提供一条供洗涤水离开树脂床并转至容器34的路线。污泥及其它生物质可经由管线20自沉降器34排出并视情况经由管线40循环至生物反应器12。通常，至少一部分生物质及污泥经由管线20排出。在沉降器34中分离的上清液亦可经由管线42再循环至生物反应器12用于再新。
现转至图3，其展示***300。***300与上述***200相同，不同之处在于其包括三个纳入管线16的可选添加件，以改良或处理正经由管线16与床8中存在的载有高氯酸盐的树脂接触的经培养微生物液态产物。此等可选添加件包括一过滤器44。
过滤器44设计用于截留液体中存在的固体。其是一个标称15微米至100微米颗粒截留过滤器且更典型地是20至50微米颗粒截留过滤器。在我们工作中使用标称25微米颗粒截留过滤器且发现其可提供良好效果。过滤器44可用于减少微生物颗粒及任何颗粒性污泥或生物质。若产物水欲作为饮用水，则此甚为重要。
***300亦可视情况包括离子交换器46。其是一填充有高氯酸盐选择性离子交换树脂的连接于管线中的离子交换器。通常期望将床8中树脂上的高氯酸盐水平降至尽可能低的水平。应理解，吸附至树脂8上的高氯酸根离子应与非吸附离子之间保持适度平衡，以便当液体流经床8中的树脂时，少量但可检测到的高氯酸盐与树脂解离并进入流走的液体中。此离子交换器46与其高氯酸盐选择性树脂消除了此解吸附的高氯酸盐被重新吸附至床8中的树脂上的机会。
***300亦可在连接于管线中的过滤器48中包括一个活性炭床。此炭床可去除气味并防止其积聚，其亦可为液体中循环的任何微生物提供营养环境。
图4展示***400。***400类似于***200，其具有一个添加件。其包括装载有树脂床52的离子交换容器50。树脂床52是一个因用于高氯酸盐去除工作而消耗尽的典型废树脂床。其树脂除了包含高氯酸盐之外还包含吸附于其树脂上的硝酸根与硫酸根离子的混合物。此等离子可能已存在于经由管线54流经树脂的给水中。高氯酸根、硝酸根及硫酸根离子水平降低的产物水经由管线56排出。为再生此废树脂，经由管线58供给通常含约4至8重量％氯化钠的盐水溶液并使之流过树脂床8，其在此处置换废树脂上存在的高氯酸根、硝酸根及硫酸根离子。自容器50排放的含高氯酸根、硝酸根及硫酸根离子的盐水经由管线60转移至含高氯酸盐选择性树脂作为床8的容器10中。此树脂床将高氯酸盐吸附至床8中的树脂上并自容器10产生相对不含高氯酸盐但富含硝酸盐与硫酸盐的排放物。此排放物经由管线22排出，最常见的是将其丢弃/处理至商业盐水处理管线或井中。此甚为有利，因为具有较高的高氯酸盐浓度的未经处理的盐水流不会流入普通商业盐水处理管线及井中。
一旦树脂床8载有高氯酸盐，则停止盐水流，清洗水经由管线62流过树脂并经由管线22排出。这种盐水的排除通常是需要的，以防止高盐水平使随后供给树脂床8的微生物失活。当冲洗完床8后，即经由管线16自分离器34供给微生物培养物液体产物并实施参照图2阐述的过程以使床8中树脂上的高氯酸盐负载发生反应变为非高氯酸盐产物。
在参照***400阐述的过程中，应注意，高氯酸盐是通过解吸附并用盐水同时将所有三种离子洗脱树脂床52而与硝酸盐及硫酸盐分离的。之后，树脂的选择性是依赖于优先自盐水吸附高氯酸盐组份。在一基于此的变体中，可将高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐污染的水源中的此三种离子吸附至容器10中的树脂床8上，实质上如图2中所绘示。可使用微生物培养物液体产物消化高氯酸盐，之后，当高氯酸盐水平已适当降至任何残余高氯酸盐不再是一处理问题的水平时，可用盐水处理反应器10中仍包含高水平硝酸盐及硫酸盐的树脂床8，以解吸附硝酸盐与硫酸盐及树脂上残余的少量高氯酸盐。如此形成的负载盐水具有最低的高氯酸盐含量且可通过常用渠道丢弃。
工艺条件
以一间歇或连续方式使树脂与微生物接触。微生物悬浮液的量应足以完全浸没树脂颗粒。微生物在悬浮液中的浓度部分地由生物体自身决定且通常由生物体生长时所达到的平衡浓度定义。
使接触进行一较长时段，例如至少约1或2天且最长2至3或甚至4至5周。可监测转化程度且可达成实质上所有高氯酸盐污染物的转化。可在微生物保持存活能力的任何温度下实施接触，例如自约5℃至约50℃且尤其自15℃至约40℃。
流入水中不应含有大量溶解氧以便维持微生物可旺盛生长及降解高氯酸盐的厌氧条件。随时用逆流冲洗自柱上去除任何过量的微生物积集。
尽管理论上此处理可以静态模式实施，但当使微生物液态产物流经载有高氯酸盐的树脂时通常可达成较好效果。代表性流速可自约0.1流体体积/树脂体积/小时至约10体积/体积/小时。
用涂布微生物的树脂进行的离子交换水处理
上述涂布有微生物的离子交换树脂可用于水处理以自饮用水源去除高氯酸盐。将此经涂布树脂材料放置于一个采用离子交换过程中常用柱构造的柱中。使未经处理的水流入柱顶部(含有少量诸如乙醇等有机营养材料)，其在此处接触涂布有微生物的离子交换材料。高氯酸盐被吸附并汇集至树脂上。当微生物增长且当高氯酸盐被吸附时，降解高氯酸盐的细菌将会分解树脂上的高氯酸盐。
下面将根据以下实例进一步阐述本发明。此等实例仅供用于阐述本发明的实践且不能理解为限制其范围：
实例1-模型试验
以下阐述了一些模型试验，其展示当高氯酸盐吸附至离子交换树脂上时其可被分解。
已证明厌氧消化在降解吸附至A520E树脂上的高氯酸盐方面极为有效。此树脂用高氯酸盐溶液饱和。获得常见污水污泥样品并添加存于水性介质中的低碳数醇营养物使之在厌氧条件下生长。将此微生物悬浮液的一样品置于一生物反应器中。将经饱和的树脂样品置于一对多孔固持件中以使微生物悬浮液接触树脂。用氮吹扫反应器并将其维持在厌氧条件下。使悬浮液与经装载树脂保持两周接触。
经两周时期后自反应器中取出两个树脂样品中的一个并通过用水清洗去除细菌污泥。将约10ml经清洗及生物处理的树脂置于含有400毫升高氯酸盐溶液(初始浓度为1,291mg/l)的烧瓶中。在一振荡器中混合24小时后，高氯酸盐浓度降至410mg/l。此结果表明通过在厌氧消化器中培育两周可恢复约40％的离子交换容量。
此等数值计算如下：
1.由经生物处理的树脂去除的ClO4的量：
＝(1291mg/l-410mg/l)×0.41
＝352.4mg
2.经生物处理的树脂的离子交换(高氯酸盐)容量
＝352.4mg/10ml
＝35.24mg/ml树脂
＝0.354meq/ml树脂
3.原始A520E树脂的最小离子交换(高氯酸盐)容量
＝0.9meq/ml
4.在厌氧消化器中的2周培养期间的生物处理(生物再生)效率
＝0.354/0.9
＝39.3％
使第二树脂样品在消化器中额外保持2周。然后测量其高氯酸盐吸附容量。结果发现，通过在消化器中处理4周可恢复更大百分比的树脂容量但仅获得最高约50％的再生。尽管人们尚未确切理解，但对此有限再生的一种解释是在静态条件下树脂周围会形成某种边界层。(此可能是某一种类或离子浓度梯度的保护性微膜。此树脂不能吸收有机物)。此边界层会变得足够厚从而减缓生物还原反应。
实例2-搅拌与流动***的作用
如实例1中所示，在零流速或极低速度下，无论在反应器中停留多长时间(天数)也仅可去除约40％的高氯酸盐。然而，使用搅拌或使用高流速，例如自约0.1至约10v/(v×hrs)Vv的流动***空间速度，使用微生物悬浮液可在约3天的短时间内达成100％再生。
实例3-使用浆液与上清液液态微生物产物的比较
为研究预沉降对生物再生效率的影响，将两个装载有含高氯酸盐的A-520-E树脂的离子交换柱连接至已经预沉降及未经预沉降的生物再生***。预沉降区系如图2中所示。使用实例1中所用的微生物污水污泥源。向一个柱(A)供给沉降池(有效容积为2.6L)中产生的上清液，此沉降池位于生物反应器与柱A之间。安装以0.6-0.7rpm旋转的尖桩以防止污泥颗粒联结并加速沼气的释放。将厌氧污泥供至第二柱即柱B中，由于悬浮固体(SS)的浓度高，因此不易于连续将厌氧污泥泵送至柱B。因此，是对柱B流进行间歇(10至20分钟/天)操作，柱B可阐述为“零”流速柱。柱A的平均流速为11.4ml/min。
每天自3个取样口取水样：柱A的流入物与排放物及柱B的流入物。每天自每一柱取树脂样品并进行等温吸附试验以测量经生物处理的树脂的离子交换容量。此试验进行5天作业。
测量生物再生效率随耗用时间的变化。为计算生物再生效率，使用原始A520E树脂(1.12meq/ml)的平均高氯酸盐交换容量。由于装入此等柱的树脂仅因高氯酸盐吸附而部分耗尽(44.6％)，故生物再生效率应与此部分相比较。柱A(预沉降)展示自38.9至47.7％的生物再生水平，多数测量值表现为44％或更佳(基于原始树脂容量)或约85-100％(基于吸附高氯酸盐位点的部分)。柱B(未预沉降)展示自33.7％至43.5％(基于原始树脂容量)或约75至95％(基于吸附高氯酸盐位置的部分)的生物再生水平。很明显柱A始终具有较柱B为高的生物再生效率。此结果意味着此上清液可有利地用作生物再生剂。
实例4-盐水处理应用
上述自树脂去除高氯酸盐可用于装载有高氯酸盐(其来自下述树脂再生过程中自身形成的盐水)的树脂。
可用丙烯酸树脂处理含约20ppb高氯酸盐及ppm水平的硝酸盐与硫酸盐的地下水。可处理约500床-体积的水。此树脂通过接触浓盐盐水(6至8％w NaCl)再生。此可使高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐与树脂解吸附。盐水中高氯酸盐的浓度为约10mg/L。由于规章要求，不能排放此一具有如此多高氯酸盐的盐水，然而，可用对高氯酸盐具有专一性的树脂处理此盐水，例如，优先吸附高氯酸盐但通常亦吸收某些硝酸盐及/或硫酸盐的A520E树脂。当高氯酸盐转移至A520E树脂时，废盐水中高氯酸盐的浓度将低于检测水平且可容许此经处理盐水排放。A520E树脂上的高氯酸盐浓度将为约300mg/L。
然后，可如上所述在静态或流动***中用破坏高氯酸盐的微生物悬浮液或此一微生物培养物的上清液处理载有高氯酸盐的A52OE树脂以去除高氯酸盐。然后再循环此树脂以处理更多盐水，用盐水中的氯化钠置换任何过量硝酸盐或硫酸盐并防止树脂由主要保留在供排放盐水中的硫酸盐与硝酸盐。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1、一种用于降低载有高氯酸盐的离子交换树脂上的高氯酸盐负载水平的方法，其包括以下步骤：
a.获得载有高氯酸盐的离子交换树脂，及
b.使所述载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，由此将所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包括经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
3、如权利要求1所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
4、如权利要求1所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及由氯化物、亚氯酸盐、次氯酸盐及氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
5、如权利要求1所述的方法，其另外包括以下步骤：
c.回收所述经处理的离子交换树脂。
6、如权利要求5所述的方法，其中所述方法是用于安全处理载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法，所述方法另外包括以下步骤：
d.处理所述回收的经处理树脂。
7、如权利要求5所述的方法，其中所述方法是用于再生载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法，所述方法另外包括以下步骤：
e.将所述回收的经处理离子交换树脂再循环至一水处理区。
8、如权利要求1、6或7所述的方法，其中步骤b中的接触是在厌氧条件下实施。
9、如权利要求8所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物选自由以下组成之群：
市政厌氧污泥中发现的混合培养物，
活性污泥中发现的混合培养物，
除氯酸盐库斯尼索弧菌(Vibrio dechloroticans Cuznesove)，
菌株GR-1
产琥珀酸沃哈尼拉菌(Wohanella succinogenes)
除氯酸盐艾德尼拉菌(Ideonella dechloratoms)，及
耐热不动杆菌(Acinebacter thermotoleranticus)。
10、如权利要求5所述的方法，其中步骤c的所述回收包括清洗所述经处理的离子交换树脂。
11、如权利要求5所述的方法，其中步骤c的所述回收包括对所述经处理离子交换树脂进行除菌。
12、如权利要求1所述的方法，其中步骤b中的所述条件包括存在用于破坏高氯酸盐微生物的附加基质。
13、如权利要求12所述的方法，其中所述附加基质选自低碳醇、糖或废物活性污泥。
14、一种用于自一含有高氯酸盐的给水中去除高氯酸盐污染物的方法，其包括：
a.使所述含高氯酸盐的给水接触对高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，由此自所述给水中去除高氯酸盐并形成一高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂，
b.将所述高氯酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐的离子交换树脂分离，
c.使所述载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，由此将所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包括经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
16、如权利要求14所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
17、如权利要求14所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及选自由氯化物、亚氯酸盐与次氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
18、如权利要求14所述的方法，其另外包括以下步骤：
d.回收所述经处理的离子交换树脂。
19、如权利要求18所述的方法，其另外包括以下步骤：
e.处理所述回收的经处理树脂。
20、如权利要求18所述的方法，其另外包括以下步骤：
f.将所述回收的经处理离子交换树脂再循环至步骤a用于接触含高氯酸盐的给水。
21、如权利要求20所述的方法，其中步骤d的所述回收包括清洗所述经处理的离子交换树脂。
22、如权利要求20所述的方法，其中步骤d的所述回收包括对所述经处理的离子交换树脂进行除菌。
23、如权利要求14所述的方法，其中步骤c中的所述条件包括存在用于所述破坏高氯酸盐的微生物的营养物。
24、如权利要求23所述的方法，其中所述营养物选自低碳醇、糖及碳源。
25、一种用于自一包含高氯酸盐及硝酸盐与硫酸盐中至少之一的含高氯酸盐给水去除高氯酸盐污染物的方法，所述方法包括：
a.使所述给水接触对高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂，由此自所述给水去除高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐并形成一高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂，
b.将所述高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的第一离子交换树脂分离，
c.使所述载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的第一离子交换树脂接触盐水，由此将高氯酸根、硝酸根与硫酸根离子从所述树脂上置换于所述盐水中以产生一载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的废盐水及将氯化物离子引至所述第一离子交换树脂上以产生一再生第一树脂，
d.自所述再生第一树脂分离所述经高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐污染的废盐水，
e.使所述经分离的废盐水接触对高氯酸盐具有亲和性的第二阴离子交换树脂，由此自所述废盐水去除高氯酸盐并形成高氯酸盐含量降低的经处理废盐水及载有高氯酸盐的第二离子交换树脂，
f.使所述载有高氯酸盐的第二离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，由此将所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂。
26、如权利要求25所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包含经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
27、如权利要求25所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
28、如权利要求25所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及由氯化物、亚氯酸盐与次氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
29、如权利要求25所述的方法，其另外包括以下步骤：
g.丢弃所述经处理的废盐水。
30、如权利要求25所述的方法，其另外包括以下步骤：
h.将所述回收的经处理第一离子交换树脂再循环至步骤a用于接触含高氯酸盐的给水。
31、一种用于降低一载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上的高氯酸盐负载的***，其包括：
包含一破坏高氯酸盐的微生物液态产物培养物的第一反应区，所述培养物包含破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性介质和用于所述微生物菌株的营养物，
包含载有高氯酸盐的阴离子交换树脂的第二反应区，
一构件，其用于自所述第一反应区中的培养物回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
一构件，其用于将所述回收的破坏高氯酸盐的微生物液态产物供给所述第二反应区并使所述液态产物接触所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂，所述第二反应区所处的条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为非高氯酸盐反应产物，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂，及
一构件，其用于自所述第二反应区回收所述高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。
32、一种用于降低高氯酸盐污染水中高氯酸盐含量的***，其包括：
第一反应区，其包含了包括一破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性底物和用于所述菌株的营养物的破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
一构件，其用于自所述第一反应区回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
第二反应区，其包含对所述高氯酸盐污染水源中存在的高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区，以在容许所述树脂自所述高氯酸盐污染水去除高氯酸盐的条件下与所述阴离子交换树脂接触，由此形成一高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐的离子交换树脂分离，
一构件，其用于使在所述第二反应区中形成的所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂接触自所述第一反应区回收的所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物，由此使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为氯化物、次氯酸盐及亚氯酸盐中至少之一，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂，及
一构件，其用于回收所述高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。
33、一种用于降低额外包含硫酸盐与硝酸盐中至少之一的高氯酸盐污染水的高氯酸盐含量的***，其包括：
含有一破坏高氯酸盐的微生物液态产物培养物的第一反应区，所述培养物包含破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性基质和用于所述菌株的营养物，
一构件，其用于自所述第一反应区回收所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
第二反应区，其包含对所述高氯酸盐污染的水源中存在的高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区，以供与所述第一阴离子交换树脂接触，所述树脂自所述高氯酸盐污染水去除高氯酸盐及任何硝酸盐与硫酸盐，由此形成一高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐含量降低的产物水及一载有高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐的离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的第一离子交换树脂分离，
一构件，其用于使在所述第二反应区中形成的所述载有高氯酸盐的第一阴离子交换树脂接触一盐水，由此自所述经装载第一离子交换树脂置换硫酸盐、硝酸盐及高氯酸盐并形成一载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的废盐水及一硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐含量降低的再生第一树脂，及
一构件，其用于将所述载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的盐水与所述再生第一树脂分离，
第三反应区，其包含对高氯酸盐离子的亲和性高于对硝酸盐与硫酸盐的亲和性的第二阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的废盐水供给所述第三反应区以供与所述第二阴离子交换树脂接触，由此用所述第二阴离子交换树脂优先自所述高氯酸盐污染的废盐水去除高氯酸盐并形成一高氯酸盐含量降低的废盐水及一载有高氯酸盐的第二离子交换树脂，
一构件，其用于使在所述第三反应区中形成的所述载有高氯酸盐的第二离子交换树脂与自所述第一反应区回收的所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物接触，以使所述载有高氯酸盐的第二离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载发生反应，从而将高氯酸盐转化为氯化物、次氯酸盐及亚氯酸盐中至少之一，由此产生一高氯酸盐负载降低的第二离子交换树脂，及
一构件，其用于回收所述高氯酸盐负载降低的第二阴离子交换树脂。
34、一种用于自高氯酸盐污染水中去除高氯酸盐污染物的离子交换树脂，其包括一固体颗粒状多孔聚合物结构，所述结构具有一表面，所述表面上载有复数个能够与所述高氯酸盐污染物反应的含氯化物阴离子交换部分，所述颗粒状多孔结构具有一吸附于其表面上的破坏高氯酸盐的微生物膜。

Claims (35)

1、一种用于降低载有高氯酸盐的离子交换树脂上的高氯酸盐负载水平的方法，其包括以下步骤：
a.获得载有高氯酸盐的离子交换树脂，及
b.在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂的条件下，使所述载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包括经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
3、如权利要求1所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
4、如权利要求1所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及选自由氯化物、亚氯酸盐、次氯酸盐及氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
5、如权利要求1所述的方法，其另外包括以下步骤：
c.回收所述经处理的离子交换树脂。
6、如权利要求5所述的方法，其中所述方法是用于安全处理载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法，所述方法另外包括以下步骤：
d.处理所述回收的经处理树脂。
7、如权利要求5所述的方法，其中所述方法是用于再生载有高氯酸盐的离子交换树脂的方法，所述方法另外包括以下步骤：
e.将所述回收的经处理离子交换树脂再循环至一水处理区。
8、如权利要求1、6或7所述的方法，其中步骤b中的条件是厌氧或兼性条件。
9、如权利要求8所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物选自由以下组成之群：
市政厌氧污泥中发现的混合培养物，
活性污泥中发现的混合培养物，
除氯酸盐库斯尼索弧菌(Vibrio dechloroticans Cuznesove)，
菌株GR-1
产琥珀酸沃哈尼拉菌(Wohanella succinogenes)
除氯酸盐艾德尼拉菌(Ideonella dechloratoms)，及
耐热不动杆菌(Acinebacter thermotoleranticus)。
10、如权利要求5所述的方法，其中步骤c的所述回收包括清洗所述经处理的离子交换树脂。
11、如权利要求5所述的方法，其中步骤c的所述回收包括对所述经处理离子交换树脂进行除菌。
12、如权利要求1所述的方法，其中步骤b中的所述条件包括为破坏高氯酸盐的微生物而存在的附加基质。
13、如权利要求12所述的方法，其中所述附加基质选自低碳醇、糖或废物活性污泥。
14、一种用于自一含有高氯酸盐的给水中去除高氯酸盐污染物的方法，其包括：
a.使所述含高氯酸盐的给水接触对高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，由此自所述给水中去除高氯酸盐并形成一高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂，
b.将所述高氯酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐的离子交换树脂分离，
c.在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂的条件下，使所述载有高氯酸盐的离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包括经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
16、如权利要求14所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
17、如权利要求14所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及选自由氯化物、亚氯酸盐与次氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
18、如权利要求14所述的方法，其另外包括以下步骤：
d.回收所述经处理的离子交换树脂。
19、如权利要求18所述的方法，其另外包括以下步骤：
e.处理所述回收的经处理树脂。
20.如权利要求18所述的方法，其另外包括以下步骤：
f.将所述回收的经处理离子交换树脂再循环至步骤a用于接触含高氯酸盐的给水。
21、如权利要求20所述的方法，其中步骤d的所述回收包括清洗所述经处理的离子交换树脂。
22、如权利要求20所述的方法，其中步骤d的所述回收包括对所述经处理的离子交换树脂进行除菌。
23、如权利要求14所述的方法，其中步骤c中的所述条件包括存在用于所述破坏高氯酸盐的微生物的营养物。
24、如权利要求23所述的方法，其中所述营养物选自低碳醇、糖及碳源。
25、一种用于自一包含高氯酸盐及硝酸盐与硫酸盐中至少之一的含高氯酸盐给水去除高氯酸盐污染物的方法，所述方法包括：
a.使所述给水接触对高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂，由此自所述给水去除高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐并形成一高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐的第一离子交换树脂，
b.将所述高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的第一离子交换树脂分离，
c.在导致高氯酸根、硝酸根与硫酸根离子从所述树脂上被置换于盐水中以产生一载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的废盐水及将氯化物离子引至所述第一离子交换树脂上以产生一再生第一树脂的条件下，使所述载有高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐的第一离子交换树脂接触所述盐水，
d.自所述再生第一树脂分离所述经高氯酸盐、硝酸盐及硫酸盐污染的废盐水，
e.使所述经分离的废盐水接触对高氯酸盐具有亲和性的第二阴离子交换树脂，由此自所述废盐水去除高氯酸盐并形成高氯酸盐含量降低的经处理废盐水及载有高氯酸盐的第二离子交换树脂，
f.在导致所述树脂上的高氯酸盐负载转化为非高氯酸盐反应产物并产生相对于所述载有高氯酸盐的离子交换树脂具有降低的高氯酸盐负载的经处理离子交换树脂的条件下，使所述载有高氯酸盐的第二离子交换树脂直接接触一破坏高氯酸盐的微生物液态产物。
26、如权利要求25所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一液态悬浮液，所述液态悬浮液包含经培养的破坏高氯酸盐的微生物。
27、如权利要求25所述的方法，其中所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物是一破坏高氯酸盐的微生物培养物上清液。
28、如权利要求25所述的方法，其中所述非高氯酸盐反应产物包括氧及选自由氯化物、亚氯酸盐与次氯酸盐组成之群中的至少一种成份。
29、如权利要求25所述的方法，其另外包括以下步骤：
g.丢弃所述经处理的废盐水。
30、如权利要求25所述的方法，其另外包括以下步骤：
h.将所述回收的经处理第一离子交换树脂再循环至步骤a用于接触含高氯酸盐的给水。
31、一种用于降低一载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上的高氯酸盐负载的***，其包括：
包含一培养物的第一反应区，所述培养物包括一破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性介质和用于所述微生物菌株的营养物，所述第一反应区维持在可促进所述破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下，
包含载有高氯酸盐的阴离子交换树脂的第二反应区，
一构件，其用于自所述第一反应区中的培养物回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
一构件，其用于将所述回收的破坏高氯酸盐的微生物液态产物供给所述第二反应区并使所述液态产物接触所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂，所述第二反应区所处的条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为非高氯酸盐反应产物，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂及
一构件，其用于自所述第二反应区回收所述高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。
32、一种用于降低高氯酸盐污染水中高氯酸盐含量的***，其包括：
包含一培养物的第一反应区，所述培养物包括一破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性基质和用于所述菌株的营养物，所述第一反应区维持在可促进所述破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下，
一构件，其用于自所述第一反应区中的培养物回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
第二反应区，其包含对所述高氯酸盐污染水源中存在的高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区，以在容许所述树脂自所述高氯酸盐污染水去除高氯酸盐由此形成一高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂的条件下与所述阴离子交换树脂接触，
一构件，其用于将所述高氯酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐的离子交换树脂分离，
一构件，其用于使在所述第二反应区中形成的所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂接触自所述第一反应区回收的所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物，进行所述接触的条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为氯化物、次氯酸盐及亚氯酸盐中至少之一，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂，及
一构件，其用于回收所述高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。
33、一种用于降低一高氯酸盐污染水的高氯酸盐含量的***，其包括：
包含一培养物的第一反应区，所述培养物包括一破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性基质、用于所述菌株的营养物，所述第一反应区维持在可促进所述破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下，
一构件，其用于自所述第一反应区中的培养物回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
第二反应区，其包含对所述高氯酸盐污染水源中存在的高氯酸盐具有亲和性的阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区，以在容许所述树脂自所述高氯酸盐污染水中去除高氯酸盐由此形成一高氯酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐的离子交换树脂的条件下与所述阴离子交换树脂接触，
一构件，其用于将所述高氯酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐的离子交换树脂分离，
一构件，其用于使在所述第二反应区中形成的所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂接触自所述第一反应区回收的所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物，进行所述接触的条件能够使破坏所述高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为氯化物、次氯酸盐与亚氯酸盐中至少之一，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂，及
一构件，其用于回收所述高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂。
34、一种用于降低一另外包含硫酸盐与硝酸盐中至少之一的高氯酸盐污染水中的高氯酸盐含量的***，其包括：
包含一培养物的第一反应区，所述培养物包括破坏高氯酸盐的微生物菌株、一水性基质和用于所述菌株的营养物，所述第一反应区维持在可促进所述破坏高氯酸盐的微生物菌株的生长的条件下，
一构件，其用于自所述第一反应区中的培养物回收一破坏高氯酸盐的微生物液态产物，
第二反应区，其包含对所述高氯酸盐污染水源中存在的高氯酸盐、硝酸盐与硫酸盐具有亲和性的第一阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述高氯酸盐污染水供给所述第二反应区，以在容许所述树脂自所述高氯酸盐污染水去除高氯酸盐及任何硝酸盐与硫酸盐的条件下与所述第一阴离子交换树脂接触，由此形成一高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐含量降低的产物水及载有高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐的离子交换树脂，
一构件，其用于使所述高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐含量降低的产物水与所述载有高氯酸盐、硫酸盐与硝酸盐的第一离子交换树脂分离，
一构件，其用于在硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐置换条件下使所述第二反应区中形成的所述载有高氯酸盐的第一阴离子交换树脂接触一盐水，由此形成一载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的废盐水及一硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐含量降低的再生第一树脂，及用于将所述载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的盐水与所述再生第一树脂分离的构件，
第三反应区，其包含对高氯酸根离子较对硝酸根及硫酸根的亲和性增强的第二阴离子交换树脂，
一构件，其用于将所述载有硫酸盐、硝酸盐与高氯酸盐的废盐水供给所述第三反应区，以在容许所述树脂优先自所述高氯酸盐污染的废盐水去除高氯酸盐的条件下与所述第二阴离子交换树脂接触，由此形成一高氯酸盐含量降低的废盐水及载有高氯酸盐的第二离子交换树脂，
一构件，其用于使在所述第三反应区中形成的载有高氯酸盐的第二离子交换树脂接触自所述第一反应区回收的所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物，进行所述接触的条件能够使所述破坏高氯酸盐的微生物液态产物与所述载有高氯酸盐的阴离子交换树脂上存在的高氯酸盐负载反应，从而将高氯酸盐转化为氯化物、次氯酸盐及亚氯酸盐中至少之一，由此产生一高氯酸盐负载降低的阴离子交换树脂，及
一构件，其用于回收所述高氯酸盐负载降低的第二阴离子交换树脂。
35、一种特别设计用于自水中去除高氯酸盐污染物的离子交换树脂，其包括载有能够与一阴离子结合且能够使所述阴离子与高氯酸根发生交换的化学部分的固体颗粒状多孔聚合物结构，所述颗粒状多孔结构具有一吸附于其表面上的破坏高氯酸盐的微生物膜。
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