一种显影废液的生物处理方法技术

本发明专利技术公开了一种显影废液的生物处理方法，具体为：先通过酸析和气浮工艺去除显影废液中溶解的光刻胶，再通过厌氧生物法将显影废液中的有机氮转化成氨氮，其中，在厌氧生物法中通过添加产氢药剂使厌氧生物反应器内产氢菌富集，抑制产甲烷菌生长；最后通过兼氧生物法将显影废液中的氨氮转化为氮气排出，兼氧生物法将短程硝化工艺和厌氧氨氧化工艺置于同一个反应器内进行自养生物脱氮。本发明专利技术的显影废液生物处理方法，具有药剂消耗量低、污泥产量低、温室气体产生量低、无二次污染物产生的优点，产生的氢气可作为清洁能源回用，同时还有效降低了运行成本，实现了高浓度显影废液的低碳高效节能处理。低碳高效节能处理。低碳高效节能处理。

【技术实现步骤摘要】
一种显影废液的生物处理方法


[0001]本专利技术涉及一种显影废液的生物处理方法。

技术介绍

[0002]在液晶面板生产的光刻工序中需要用显影液将未曝光部位的光刻胶溶解去除。四甲基氢氧化铵(Tetramethylammoniumhydroxide，TMAH)，其分子式为(CH3)4NOH，属强有机碱，具有腐蚀性以及生物毒性，是电子行业最常用的显影液之一。在光刻工序去除光刻胶后会产生高浓度的显影废液，其TMAH浓度多为10000～24000mg/L。
[0003]现有显影废液处理工艺主要采用气浮/沉淀+高级氧化+生物处理组合工艺，即先去除显影废液中的光刻胶，而后通过化学方法或生物方法将TMAH转化为氨氮，最后将氨氮去除。高级氧化法包括Fenton、Fe
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C、O3/O3+H2O2、UV+S2O8、湿式氧化等，其可处理各种浓度的TMAH废液，但普遍存在投资及运行成本高昂、反应条件严苛(如高温、高压)等问题。生物法可分为好氧生物法和厌氧生物法，其运行成本远低于物化法。好氧生物法，如多级AO工艺，是目前液晶面板TMAH废液最常用的处理工艺，其对进水TMAH浓度有着严格的限制(TMAH＜1000mg/L)，难以处理大量高浓度的TMAH废液，同时好氧生物处理系统(多级AO)处理过程还存在药剂消耗量大、污泥产量高的问题。厌氧生物法对进水TMAH要求较宽泛(1000～10000mg/L)。研究表明，厌氧生物法对TMAH的降解速率是好氧生物法的5倍以上，总有机碳去除率及有机氮氨化率均在95％以上，但现有的厌氧生物法处理TMAH废液时会产生大量的温室气体CH4。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种药剂消耗量低、污泥产量低且温室气体产生量低的显影废液处理方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的显影废液的生物处理方法，具体为：先通过酸析和气浮工艺去除显影废液中溶解的光刻胶，再通过厌氧生物法将显影废液中的有机氮转化成氨氮，其中，在厌氧生物法中通过添加产氢药剂使厌氧生物反应器内产氢菌富集，抑制产甲烷菌生长；最后通过兼氧生物法将显影废液中的氨氮转化为氮气排出，兼氧生物法将短程硝化工艺和厌氧氨氧化工艺置于同一个反应器内进行自养生物脱氮。
[0006]其中，所述厌氧生物法中，将去除光刻胶的显影废液经提升泵送入厌氧生物反应器中，进入厌氧生物反应器中的显影废液的温度为32～38℃，显影废液中加入有磷酸氢二钠、微量元素和产氢药剂；往厌氧生物反应器中加入厌氧颗粒污泥(先加入污泥，再通入废水)，加泥量为22～25g/L；厌氧生物反应器容积负荷为6～9kg TMAH/(m3·
d)，上升流速4.5～7m/h；厌氧生物反应器产气经水封罐进入碳酸吸收罐，去除其中的CO2后进入产气收集系统，厌氧生物反应器出水进入兼氧生物反应器进行处理。
[0007]其中，显影废液中，磷酸二氢钠加药量为废液中四甲基氢氧化铵质量的0.4～0.5％；每升微量元素中，包括1000mg MgSO4·
7H2O、100mg/L NaCl、100mg/L Na2MO4·
2H2O、
100mg/L CaCl2·
2H2O和150mgMnSO4·
7H2O，溶剂为水；微量元素的加药量为0.5L/m3(是指每立方米的显影废液中加入0.5L微量元素)；产氢药剂的加药量1L/m3。
[0008]其中，每升所述产氢药剂中，包括0.1kg纳米铁颗粒、0.08kg Na2S、0.16kg Na2S2O3、0.2kg工业焦糖、0.04kg淀粉和0.12kg L
‑
半胱氨酸，溶剂为水。
[0009]其中，所述纳米铁颗粒采用如下方法制备而成：将磨碎的菱铁矿(磨碎只是为了加快菱铁矿在硫酸中的溶解速度)加入硫酸中，固液比为1：8～10，搅拌反应后，过滤；将滤出液、水和无水甲醇(无水甲醇在体系中的作用是：为后续的还原反应提供合适的反应环境)按体积比1:0.5:1.3～1.7混均后，得到混合液；往混合液中加入甘油脂肪酸酯(甘油脂肪酸酯在体系中的作用：分散剂，防止后续还原反应形成的纳米铁颗粒聚集，使颗粒分散度更高)，甘油脂肪酸酯的加药量为25～50mg/L；随后将溶液升温至45～60℃，加入浓度为8～16g/L水合肼(水合肼加入量为8～16g/L，水合肼为还原剂，将铁离子还原为铁单质)，连续机械搅拌，搅拌后过滤(过滤是用PVDF材质的公称孔径为40nm的滤膜进行抽滤)，将过滤得到的纳米铁颗粒采用水、无水甲醇反复冲洗，再置于70～80℃环境中烘干，得到平均粒径为40～100nm的纳米铁颗粒。该方法以甘油脂肪酸酯作为分散剂，所获得的纳米铁颗粒均匀度更高，不易聚集成块，可被微生物快速利用。避免了常规的液相还原法制备纳米铁颗粒在烘干过程中易聚集成块的问题。
[0010]其中，所述兼氧生物法中，将经厌氧生物法处理后的显影废液经提升泵送入兼氧生物反应器中，进入兼氧生物反应器中的显影废液的温度为30～35℃，显影废液中加入有碳酸钠和微量元素，通过碳酸钠调节显影废液的pH为7.7～8.5，微量元素的加药量为0.5L/m3；往兼氧生物反应器中加入短程硝化颗粒污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥，两种泥的总加泥量为20～25g/L；兼氧生物反应器容积负荷为0.9～1.4kg NH3‑
N/(m3·
d)，外回流比40～70％，上升流速3～7m/h；兼氧生物反应器产生的氮气直接排放，兼氧生物反应器出水进入后续生物系统进行深度处理。
[0011]其中，所述兼氧生物反应器包括布水区、微氧区、限氧区和两相分离区，在所述微氧区和限氧区之间设有拦网；所述微氧区内填充有悬浮填料A；微氧区底部设有曝气口，微氧区的溶解氧浓度为0.5～1.0mg/L；短程硝化菌在悬浮填料A上富集；限氧区内设有丝状填料B，丝状填料B一端固定在拦网上；限氧区侧壁上设有四个曝气口，限氧区内溶解氧浓度为0.1～0.2mg/L，微氧区进行短程硝化反应，将进水中部分氨氮转化为亚硝酸盐氮，解除高浓度氨氮对厌氧氨氧化菌的抑制；限氧区同时进行短程硝反应和厌氧氨氧化反应，将亚硝酸盐氮转化成氮气，完成含氮污染物的去除。
[0012]其中，所述悬浮填料A的制备方法，具体包括如下步骤：
[0013](1)聚氨酯海绵填料改性：将聚氨酯海绵加入到硫酸、硝酸和双氧水的混合溶液中浸泡(第一次浸泡的目的是：利用硫酸、硝酸、双氧水混合溶液的强氧化性破坏聚氨酯海绵表面及内部结构，使超分子水凝胶更易负载到聚氨酯海绵填料中)，浸泡后取出，置于酵素溶液中去除残留的双氧水，浸泡后取出，常温干燥，获得改性的聚氨酯海绵填料；
[0014](2)将透明质酸钠和壳聚糖加入去离子水中，搅匀，得到混合液，调节混合液的pH为8～9.5；往混合液中加入聚碳化二亚胺和N
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羟基琥珀酰亚胺(聚碳化二亚胺和N
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羟基琥珀酰亚胺为活化交联剂，在其作用下使透明质酸钠和壳聚糖进行聚合反应和溶剂交换反应，生成超分子水凝胶)进行活化反应，反应后再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显影废液的生物处理方法，其特征在于，具体为：先通过酸析和气浮工艺去除显影废液中溶解的光刻胶，再通过厌氧生物法将显影废液中的有机氮转化成氨氮，其中，在厌氧生物法中通过添加产氢药剂使厌氧生物反应器内产氢菌富集，抑制产甲烷菌生长；最后通过兼氧生物法将显影废液中的氨氮转化为氮气排出，兼氧生物法将短程硝化工艺和厌氧氨氧化工艺置于同一个反应器内进行自养生物脱氮。2.根据权利要求1所述的显影废液的生物处理方法，其特征在于：所述厌氧生物法中，将去除光刻胶的显影废液经提升泵送入厌氧生物反应器中，进入厌氧生物反应器中的显影废液的温度为32～38℃，显影废液中加入有磷酸氢二钠、微量元素和产氢药剂；往厌氧生物反应器中加入厌氧颗粒污泥，加泥量为22～25g/L；厌氧生物反应器容积负荷为6～9kg TMAH/(m3·
d)，上升流速4.5～7m/h；厌氧生物反应器产气经水封罐进入碳酸吸收罐，去除其中的CO2后进入产气收集系统，厌氧生物反应器出水进入兼氧生物反应器进行处理。3.根据权利要求2所述的显影废液的生物处理方法，其特征在于：显影废液中，磷酸二氢钠加药量为废液中四甲基氢氧化铵质量的0.4～0.5％；每升微量元素中，包括1000mg MgSO4·
7H2O、100mg/L NaCl、100mg/L Na2MO4·
2H2O、100mg/L CaCl2·
2H2O和150mgMnSO4·
7H2O，溶剂为水；微量元素的加药量为0.5L/m3；产氢药剂的加药量1L/m3。4.根据权利要求2所述的显影废液的生物处理方法，其特征在于：每升所述产氢药剂中，包括0.1kg纳米铁颗粒、0.08kg Na2S、0.16kg Na2S2O3、0.2kg工业焦糖、0.04kg淀粉和0.12kg L
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半胱氨酸，溶剂为水。5.根据权利要求4所述的显影废液的生物处理方法，其特征在于：所述纳米铁颗粒采用如下方法制备而成：将磨碎的菱铁矿加入硫酸中，固液比为1：8～10，搅拌反应后，过滤；将滤出液、水和无水甲醇按体积比1:0.5:1.3～1.7混均后，得到混合液；往混合液中加入甘油脂肪酸酯，甘油脂肪酸酯的加药量为25～50mg/L；随后将溶液升温至45～60℃，加入水合肼，连续搅拌，搅拌后过滤，将过滤得到的纳米铁颗粒以水、无水甲醇反复冲洗，再置于70～80℃环境中烘干，得到平均粒径为40～100nm的纳米铁颗粒。6.根据权利要求1所述的显影废液的生物处理方法，其特征在于：所述兼氧生物法中，将经厌氧生物法处理后的显影废液经提升泵送入兼氧生物反应器中，进入兼氧生物反应器中的显影废液的温度为30～35℃，显影废液中加入有碳酸钠和微量元素，通过碳酸钠调节显影废液的pH为7.7～8.5，微量元素的加药量为0.5L/m3；往兼氧生物反应器中加入短程硝化颗粒污泥和厌氧氨氧化颗粒污泥，加泥量...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊江磊，董全宇，罗嘉豪，于红，祺丹娜，申季刚，梅敏，
申请(专利权)人：江苏中电创新环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：