液體有機廢水的生物-化學處理的制作方法
【專利說明】液體有機廢水的生物-化學處理
[0001] 發(fā)巧背景
[0002] 一般而言，本發(fā)明設及處理由用于制造電子部件的制造工藝產(chǎn)生的廢水的系統(tǒng) 和方法。更具體而言，本發(fā)明設及用于去除來自由光電子部件如薄膜晶體管液晶顯示器 (TFT-LCD)的制造產(chǎn)生的廢水的各種組分如但不限于四甲基氨氧化錠（(CHs)4N0H，TMAH)的 系統(tǒng)和方法。
[0003] 隨著光電子和半導體工業(yè)中的制造工藝發(fā)展，由運樣的工藝產(chǎn)生的廢水的組成也 變得更加復雜。例如，運樣的廢水可能同時包含有機碳化合物和有機含氮化合物，其可能是 有毒的、腐蝕性的和對環(huán)境富營養(yǎng)的。
[0004] 薄膜晶體管液晶顯示器是LCD的一種類型，其使用薄膜晶體管技術(shù)來提供有源矩 陣LCD。TFT-LCD用于多種消費產(chǎn)品，如電視機、電腦顯示器、移動電話、導航系統(tǒng)等。
[0005] 特別地，TFT-LCD的生產(chǎn)產(chǎn)生大量的含高強度有機氮的廢水。運樣的廢水可W包含 多種污染物如TMAH-用作TFT-LCD生產(chǎn)中的顯像劑，單乙醇胺也馬0畑2, MEA)和二甲基亞諷 (畑3)2S0, DMSO)-用作生產(chǎn)中的汽提劑，W及馨合劑。在TFT-LCD制造的光刻工藝中，TMAH 經(jīng)常用作正光致抗蝕劑顯像劑的組分。TMAH、MEA和DMSO通常被視為緩慢可生物降解的有 機化合物，其在降解期間典型地釋放氨，導致在所處理的廢水中的高氨濃度和潛在的硝化。
[0006] 從歷史角度看，半導體和電子部件制造工廠將其廢水排放至當?shù)毓姄碛械奶幚?工廠（POTW)系統(tǒng)。然而，由于半導體工業(yè)近期發(fā)展所致增加的負荷連同對用于從廢水去除 有機和氮化合物的POTW施加的更嚴格排放規(guī)章限制了任何運樣的POTW充分地處理運樣的 排放物的能力。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中已顯示，多種微生物在一定條件下能夠降解DMS0。例如，大腸桿菌 巧scherichicoli)、克雷白桿菌屬（Klebsiella)、沙雷菌屬（Serratia)、布氏構(gòu)祿酸桿 菌（Citrobacterbraakii)、上生隱球酵母（切ptococ州Shumicolus)、生絲微菌屬物種 (Hy地omicrobiumspeices)和芙膜紅假單胞菌（Miodobactercapsula1:us)已經(jīng)展示了在 降解DMSO中的積極結(jié)果。此外，經(jīng)常通過寬泛的多種常見反應將MEA降解為胺和醇，并且 可W將其與水合為氨和乙酸鹽（醋）。TMAH的降解已經(jīng)特別地具有問題，因為TMAH的存在 對硝化活性具有不利和抑制影響。
[0008] 很少有現(xiàn)有技術(shù)致力于用于處理運樣的廢水的生物營養(yǎng)素去除工藝的應用，并且 做出運樣的提議的現(xiàn)有技術(shù)在性能方面存在不可接受的缺陷。例如，在化en等人的標題 為Nitrification-DenitrificationofOpto-electronicIndustrialWastewaterby Anoxic/AerobicProcess(通過無氧/有氧工藝的光電子工業(yè)廢水的硝化-脫硝）并在 JournalofEnvironmentalScienceandHealth，PartA:Toxic/HazardousSubstances and!Environmental!Engineering，Vol. 38，Issue10，（2003)(環(huán)境科學與健康雜志，第 一部分：有毒/有害物質(zhì)和環(huán)境工程，第38卷，第10期（2003年））上出版的文章中，報 道了通過使用兩階段無氧-有氧工藝從廢水的92-98%COD去除，但總氮去除效率僅為 70%。此外，如上所述，若干研究記錄了TMAH的存在抑制生物工藝。參見例如Han-Lin Lin等的在SustainableEnvironmentResearchJourn曰I，Volumne21(3)，（2011)(可 持續(xù)環(huán)境研究雜志，第21 (3)卷，（2011年））上出版的UseofTwo-StageBiological ProcessinTreatingThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplayWastewaterof TetramethylammoniumHy化oxide(兩階段生物工藝在處理四甲基氨氧化錠的薄膜電子管 液晶顯示器廢水中的用途）；THHu等的在BioresourceTechnologyJournal, (2012)(生 物資源技術(shù)雜志，（2012 年））上出版的BiologicalTreatmentofTMAH(tetra-methyl ammoniumhydroxide)InaFullScaleTFT-LCDWastewaterTreatmentPlant(全規(guī)模 TFT-LCD廢水處理工廠中的TMAH(四甲基氨氧化錠）的生物處理"。
[0009] 因此，需要有效地去除TMAHW及COD和總氮的用于處理由于TFT-LCD生產(chǎn)導致的 廢水的系統(tǒng)和方法。 W10]發(fā)巧概沐
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，多個方面可W包括一種用于處理包含液體和固 體組分的廢水的生物和化學處理系統(tǒng)，包括：有氧反應器（需氧或好氧反應器，aerobic reactor),其接收包含待處理的廢水的流入物（influent);與所述有氧反應器串聯(lián)的第一 分離模塊（firstseparationmo化Ie),所述第一分離模塊接收所述有氧反應器的輸出（輸 出，output)作為輸入（輸入，input),所述第一分離模塊將所述廢水的液體和固體組分分 離；與所述第一分離模塊串聯(lián)的氧化模塊（oxidationmo化Ie),所述氧化模塊接收所述第 一分離模塊的輸出作為輸入，所述氧化模塊從所述廢水去除有機物質(zhì)；W及與所述氧化模 塊串聯(lián)的后-無氧反應器（后缺氧或厭氧反應器，post-anoxicreactor),所述后-無氧反 應器接收所述氧化模塊的輸出作為輸入，所述后-無氧反應器將所述廢水的至少一部分脫 硝化（denitrify),并輸出流出物（effluent)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的其他方面，可W包括一種用于處理包含液體和固體組 分的廢水的生物和化學處理系統(tǒng)，包括：有氧反應器，其接收包含待處理的廢水的流入物； 接收所述有氧反應器的輸出作為輸入的膜過濾系統(tǒng)，所述膜過濾系統(tǒng)將所述廢水的液體和 固體組分分離；與所述第一分離模塊串聯(lián)的氧化模塊，所述氧化模塊接收所述第一分離模 塊的輸出作為輸入，所述氧化模塊從所述廢水去除有機物質(zhì)并硝化氨；與所述氧化模塊串 聯(lián)的后-無氧反應器，所述后-無氧反應器接收所述氧化模塊的輸出作為輸入，所述后-無 氧反應器將所述廢水的至少一部分脫硝化，并輸出流出物；和接收所述后-無氧反應器的 輸出作為輸入的用于污泥分離的重力澄清器（重力沉降器，gravityclarifier)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的其他方面可W包括一種用于處理包含液體和固體組 分W及有機氮化合物的廢水的生物和化學處理方法，包括：在有氧反應器中接收包含待處 理的廢水的流入物；生物處理所述流入物W轉(zhuǎn)化和降解有機氮化合物；自所述有氧反應器 在第一分離模塊接收的所述有氧反應器的輸出；通過所述第一分離模塊分離所述廢水的液 體和固體組分；自所述第一分離模塊在氧化模塊接收所述第一分離模塊的輸出；通過所述 氧化模塊從所述廢水去除有機物質(zhì)并硝化氨；自所述氧化模塊在后-無氧反應器接收所述 氧化模塊的輸出；和通過所述后-無氧反應器對所述廢水的至少一部分脫硝，并輸出流出 物。
[0014] 根據(jù)結(jié)合W下附圖進行的本發(fā)明的W下描述，運些和其他方面將變得明顯，盡管 在不脫離本發(fā)明的新穎構(gòu)思的精神和范圍的情況下可W實現(xiàn)多種變化和更改。 引附圖簡沐
[0016] 通過閱讀W下詳細描述連同附圖，本發(fā)明可W更充分地被理解，在所述附圖中，相 似的附圖標記用于標明相似的元件。附圖描繪了某些示例性實施方案，并且可W有助于理 解W下詳細描述。在詳細解釋本發(fā)明的任何實施方案之前，應當理解，在其應用中，本發(fā)明 不限于在W下描述中提出或在附圖中例示的構(gòu)造的細節(jié)和部件的布置。描繪的實施方案應 當被理解為示例性的，并且不W任何方式限制本發(fā)明的總體范圍。而且，應當理解，本文所 用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應當被認為是限制性的。詳細描述將參照W下附 圖，其中：
[0017] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的處理廢水的系統(tǒng)和方法的示例性系統(tǒng)性 能結(jié)果。
[0018] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的與總凱氏（Kjehld址1)氮（TKN)和總有機 碳燈OC)的示例性TMH相關(guān)性。
[0019] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在對于TMAH溶液中的TOC的計算的理論 結(jié)果和實驗結(jié)果之間的示例性關(guān)系。
[0020] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在對于TMAH溶液中的TKN的計算的理論 結(jié)果和實驗結(jié)果之間的示例性關(guān)系。
[0021] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的用于處理廢水的系統(tǒng)。
[0022] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在有氧反應器中的示例性TOC去除性能。
[002引圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在有氧反應器中的示例性TKN去除性能。
[0024] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在TMAH生物降解期間的示例性氨（畑4-腳 形成速率。 陽02引圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在氨（畑4-巧至硝酸鹽（N03-腳的高級氧 化工藝（AO巧氧化期間的示例性臭氧需求。
[0026] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在AOP氧化至硝酸鹽（N03-N)期間氨 (畑廣腳的示例性減少。
[0027] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的對于由氨（畑4-巧的AOP氧化的硝酸鹽 (N03-腳形成的示例性反應時間。
[0028] 圖12示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的在氨（NH4-H)氧化期間作為臭氧需求的 函數(shù)的示例性硝酸鹽（畑4-腳形成。
[0029] 圖13示出了顯示在氨（NH4-H)的臭氧化期間的化學需氧量（COD)的減少的示例 性結(jié)果。
[0030] 圖14示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的系統(tǒng)的示例性整體總氮系統(tǒng)性能。
[0031] 圖15示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的用于處理液體有機廢物的系統(tǒng)。
[0032] 圖16示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的COD性能的結(jié)果。
[0033] 圖17示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的TOC性能的結(jié)果。
[0034] 圖18示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的TKN性能的結(jié)果。
[0035] 在詳細解釋本發(fā)明的任何實施方案之前，應當理解，在其應用中，本發(fā)明不限于在 W下描述提出或在附圖中示出的構(gòu)