液体有机废水的生物-化学处理的制作方法
【专利说明】液体有机废水的生物-化学处理
[0001] 发巧背景
[0002] 一般而言，本发明设及处理由用于制造电子部件的制造工艺产生的废水的系统 和方法。更具体而言，本发明设及用于去除来自由光电子部件如薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-LCD)的制造产生的废水的各种组分如但不限于四甲基氨氧化锭（(CHs)4N0H，TMAH)的 系统和方法。
[0003] 随着光电子和半导体工业中的制造工艺发展，由运样的工艺产生的废水的组成也 变得更加复杂。例如，运样的废水可能同时包含有机碳化合物和有机含氮化合物，其可能是 有毒的、腐蚀性的和对环境富营养的。
[0004] 薄膜晶体管液晶显示器是LCD的一种类型，其使用薄膜晶体管技术来提供有源矩 阵LCD。TFT-LCD用于多种消费产品，如电视机、电脑显示器、移动电话、导航系统等。
[0005] 特别地，TFT-LCD的生产产生大量的含高强度有机氮的废水。运样的废水可W包含 多种污染物如TMAH-用作TFT-LCD生产中的显像剂，单乙醇胺也馬0畑2, MEA)和二甲基亚讽 (畑3)2S0, DMSO)-用作生产中的汽提剂，W及馨合剂。在TFT-LCD制造的光刻工艺中，TMAH 经常用作正光致抗蚀剂显像剂的组分。TMAH、MEA和DMSO通常被视为缓慢可生物降解的有 机化合物，其在降解期间典型地释放氨，导致在所处理的废水中的高氨浓度和潜在的硝化。
[0006] 从历史角度看，半导体和电子部件制造工厂将其废水排放至当地公众拥有的处理 工厂（POTW)系统。然而，由于半导体工业近期发展所致增加的负荷连同对用于从废水去除 有机和氮化合物的POTW施加的更严格排放规章限制了任何运样的POTW充分地处理运样的 排放物的能力。
[0007] 现有技术中已显示，多种微生物在一定条件下能够降解DMS0。例如，大肠杆菌 巧scherichicoli)、克雷白杆菌属（Klebsiella)、沙雷菌属（Serratia)、布氏构祿酸杆 菌（Citrobacterbraakii)、上生隐球酵母（切ptococ州Shumicolus)、生丝微菌属物种 (Hy地omicrobiumspeices)和芙膜红假单胞菌（Miodobactercapsula1:us)已经展示了在 降解DMSO中的积极结果。此外，经常通过宽泛的多种常见反应将MEA降解为胺和醇，并且 可W将其与水合为氨和乙酸盐（醋）。TMAH的降解已经特别地具有问题，因为TMAH的存在 对硝化活性具有不利和抑制影响。
[0008] 很少有现有技术致力于用于处理运样的废水的生物营养素去除工艺的应用，并且 做出运样的提议的现有技术在性能方面存在不可接受的缺陷。例如，在化en等人的标题 为Nitrification-DenitrificationofOpto-electronicIndustrialWastewaterby Anoxic/AerobicProcess(通过无氧/有氧工艺的光电子工业废水的硝化-脱硝）并在 JournalofEnvironmentalScienceandHealth，PartA:Toxic/HazardousSubstances and!Environmental!Engineering，Vol. 38，Issue10，（2003)(环境科学与健康杂志，第 一部分：有毒/有害物质和环境工程，第38卷，第10期（2003年））上出版的文章中，报 道了通过使用两阶段无氧-有氧工艺从废水的92-98%COD去除，但总氮去除效率仅为 70%。此外，如上所述，若干研究记录了TMAH的存在抑制生物工艺。参见例如Han-Lin Lin等的在SustainableEnvironmentResearchJourn曰I，Volumne21(3)，（2011)(可 持续环境研究杂志，第21 (3)卷，（2011年））上出版的UseofTwo-StageBiological ProcessinTreatingThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplayWastewaterof TetramethylammoniumHy化oxide(两阶段生物工艺在处理四甲基氨氧化锭的薄膜电子管 液晶显示器废水中的用途）；THHu等的在BioresourceTechnologyJournal, (2012)(生 物资源技术杂志，（2012 年））上出版的BiologicalTreatmentofTMAH(tetra-methyl ammoniumhydroxide)InaFullScaleTFT-LCDWastewaterTreatmentPlant(全规模 TFT-LCD废水处理工厂中的TMAH(四甲基氨氧化锭）的生物处理"。
[0009] 因此，需要有效地去除TMAHW及COD和总氮的用于处理由于TFT-LCD生产导致的 废水的系统和方法。 W10]发巧概沐
[0011] 根据本发明的一些实施方案，多个方面可W包括一种用于处理包含液体和固 体组分的废水的生物和化学处理系统，包括：有氧反应器（需氧或好氧反应器，aerobic reactor),其接收包含待处理的废水的流入物（influent);与所述有氧反应器串联的第一 分离模块（firstseparationmo化Ie),所述第一分离模块接收所述有氧反应器的输出（输 出，output)作为输入（输入，input),所述第一分离模块将所述废水的液体和固体组分分 离；与所述第一分离模块串联的氧化模块（oxidationmo化Ie),所述氧化模块接收所述第 一分离模块的输出作为输入，所述氧化模块从所述废水去除有机物质；W及与所述氧化模 块串联的后-无氧反应器（后缺氧或厌氧反应器，post-anoxicreactor),所述后-无氧反 应器接收所述氧化模块的输出作为输入，所述后-无氧反应器将所述废水的至少一部分脱 硝化（denitrify),并输出流出物（effluent)。
[0012] 根据本发明一些实施方案的其他方面，可W包括一种用于处理包含液体和固体组 分的废水的生物和化学处理系统，包括：有氧反应器，其接收包含待处理的废水的流入物； 接收所述有氧反应器的输出作为输入的膜过滤系统，所述膜过滤系统将所述废水的液体和 固体组分分离；与所述第一分离模块串联的氧化模块，所述氧化模块接收所述第一分离模 块的输出作为输入，所述氧化模块从所述废水去除有机物质并硝化氨；与所述氧化模块串 联的后-无氧反应器，所述后-无氧反应器接收所述氧化模块的输出作为输入，所述后-无 氧反应器将所述废水的至少一部分脱硝化，并输出流出物；和接收所述后-无氧反应器的 输出作为输入的用于污泥分离的重力澄清器（重力沉降器，gravityclarifier)。
[0013] 根据本发明一些实施方案的其他方面可W包括一种用于处理包含液体和固体组 分W及有机氮化合物的废水的生物和化学处理方法，包括：在有氧反应器中接收包含待处 理的废水的流入物；生物处理所述流入物W转化和降解有机氮化合物；自所述有氧反应器 在第一分离模块接收的所述有氧反应器的输出；通过所述第一分离模块分离所述废水的液 体和固体组分；自所述第一分离模块在氧化模块接收所述第一分离模块的输出；通过所述 氧化模块从所述废水去除有机物质并硝化氨；自所述氧化模块在后-无氧反应器接收所述 氧化模块的输出；和通过所述后-无氧反应器对所述废水的至少一部分脱硝，并输出流出 物。
[0014] 根据结合W下附图进行的本发明的W下描述，运些和其他方面将变得明显，尽管 在不脱离本发明的新颖构思的精神和范围的情况下可W实现多种变化和更改。 引附图简沐
[0016] 通过阅读W下详细描述连同附图，本发明可W更充分地被理解，在所述附图中，相 似的附图标记用于标明相似的元件。附图描绘了某些示例性实施方案，并且可W有助于理 解W下详细描述。在详细解释本发明的任何实施方案之前，应当理解，在其应用中，本发明 不限于在W下描述中提出或在附图中例示的构造的细节和部件的布置。描绘的实施方案应 当被理解为示例性的，并且不W任何方式限制本发明的总体范围。而且，应当理解，本文所 用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制性的。详细描述将参照W下附 图，其中：
[0017] 图1示出了根据本发明一些实施方案的处理废水的系统和方法的示例性系统性 能结果。
[0018] 图2示出了根据本发明一些实施方案的与总凯氏（Kjehld址1)氮（TKN)和总有机 碳灯OC)的示例性TMH相关性。
[0019] 图3示出了根据本发明一些实施方案的在对于TMAH溶液中的TOC的计算的理论 结果和实验结果之间的示例性关系。
[0020] 图4示出了根据本发明一些实施方案的在对于TMAH溶液中的TKN的计算的理论 结果和实验结果之间的示例性关系。
[0021] 图5示出了根据本发明一些实施方案的用于处理废水的系统。
[0022] 图6示出了根据本发明一些实施方案的在有氧反应器中的示例性TOC去除性能。
[002引图7示出了根据本发明一些实施方案的在有氧反应器中的示例性TKN去除性能。
[0024] 图8示出了根据本发明一些实施方案的在TMAH生物降解期间的示例性氨（畑4-脚 形成速率。 阳02引图9示出了根据本发明一些实施方案的在氨（畑4-巧至硝酸盐（N03-脚的高级氧 化工艺（AO巧氧化期间的示例性臭氧需求。
[0026] 图10示出了根据本发明一些实施方案的在AOP氧化至硝酸盐（N03-N)期间氨 (畑广脚的示例性减少。
[0027] 图11示出了根据本发明一些实施方案的对于由氨（畑4-巧的AOP氧化的硝酸盐 (N03-脚形成的示例性反应时间。
[0028] 图12示出了根据本发明一些实施方案的在氨（NH4-H)氧化期间作为臭氧需求的 函数的示例性硝酸盐（畑4-脚形成。
[0029] 图13示出了显示在氨（NH4-H)的臭氧化期间的化学需氧量（COD)的减少的示例 性结果。
[0030] 图14示出了根据本发明一些实施方案的系统的示例性整体总氮系统性能。
[0031] 图15示出了根据本发明一些实施方案的用于处理液体有机废物的系统。
[0032] 图16示出了根据本发明一些实施方案的COD性能的结果。
[0033] 图17示出了根据本发明一些实施方案的TOC性能的结果。
[0034] 图18示出了根据本发明一些实施方案的TKN性能的结果。
[0035] 在详细解释本发明的任何实施方案之前，应当理解，在其应用中，本发明不限于在 W下描述提出或在附图中示出的构