CN111268863A - 一种显影液废水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显影液废水处理方法及系统，涉及化工废液处理领域，主要为了解决现有技术中采用好氧生化工艺将TMAH分解转化为氨氮存在的一些问题；本发明采用厌氧生化工艺处理含高浓度TMAH的反渗透浓水，解决了采用A/O生化工艺处理显影液废水时存在的耐受进水TMAH浓度低、TMAH处理负荷低、TMAH对硝化细菌活性有抑制、剩余污泥产量大等问题；采用本发明的方法处理显影液废水，还具有水力停留时间短、占地面积小、曝气能耗低、剩余污泥产量小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工废液处理领域，具体是一种显影液废水处理方法及系统。
背景技术
液晶显示屏生产过程的显影工序排出高浓度显影液废液和低浓度显影液废水，通常将显影液废液作为危险废弃物委外处置，将低浓度的显影液废水排入工厂废水站与其它有机废水合并进行生化处理。显影液废水中的污染物主要是四甲基氢氧化铵（Tetramethylammonium hydroxide, 简称TMAH）和少量溶解的光刻胶，其中TMAH浓度为400mg/L左右。TMAH是一种具有强碱性、腐蚀性及生物毒性的有机氮化合物，需对其进行去除总氮处理，以满足工厂废水站外排水中总氮指标的排放要求。
液晶显示屏工厂废水站的有机废水处理系统常采用A/O（缺氧/好氧）生化工艺去除总氮。显影液废水流入生化系统后，TMAH首先在好氧微生物作用下转化为氨氮，然后经好氧硝化和缺氧反硝化处理实现总氮的去除。
上述现有技术中采用好氧生化工艺将TMAH分解转化为氨氮，存在以下问题：
（1）TMAH对废水生化处理微生物（特别是硝化细菌）的活性有抑制，随其浓度升高，抑制作用增强。这使得工厂废水站A/O生化系统耐受进水TMAH浓度较低，当进水TMAH浓度波动时易受到冲击。
（2）由于TMAH对硝化细菌活性有抑制，在实际工程中经常出现A/O生化系统对氨氮的硝化能力不足，导致废水的氨氮和总氮去除率低。
（3）好氧生化工艺分解TMAH的处理负荷低，导致生化系统水力停留时间长、占地面积大、曝气能耗高。
另外，当需要对包括显影液废水在内的工厂有机废水进行回用时，常见处理技术是在有机废水生化处理后端设置反渗透系统进行脱盐回用。现有显影液废水回用技术将反渗透系统设置在生化系统后端，存在以下不足：
（1）反渗透系统回收率较低，通常为70%左右。
（2）反渗透膜易发生微生物污堵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显影液废水处理方法及系统，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种显影液废水处理方法，包括以下步骤：
1）PH调节
在显影液废水中加入酸溶液，调节PH至7.5-8.5；
步骤1）的目的在于使显影液废水中的光刻胶转化为不溶态析出；
2）混凝沉淀
2-1）完成PH值调节后，在显影液废水中加入混凝剂，使析出的光刻胶凝聚为絮体；
2-2）然后再加入絮凝剂，使光刻胶絮体抱团，提高絮体的密实度；
2-3）静置沉淀1-2h，沉淀污泥排入工厂废水站污泥脱水系统处理，沉淀上清液待进一步处理；
步骤2）的目的在于去除显影液废水中经pH调节后析出的不溶态的光刻胶；
3）超滤处理
通过超滤膜截留去除上清液中的颗粒状和胶体态杂质，得到超滤出水；
步骤3）的目的在于使显影液废水的浊度满足反渗透进水要求；
4）反渗透处理
对超滤出水进行反渗透处理，由反渗透膜截留显影液废水中的TMAH并对废水进行脱盐，其中，反渗透产水用于工厂循环冷却水补水或杂用水，富集了高浓度TMAH的反渗透浓水待后续步骤处理；
5）厌氧生化处理
对反渗透浓水进行厌氧生化处理，在厌氧微生物作用下，反渗透浓水中的TMAH分解转化为氨氮和甲烷气；
步骤5）的目的在于降低反渗透浓水的微生物抑制性，从而提高后续的除氨氮和总氮处理效率。
在进一步的方案中：所述步骤1）中使用的酸溶液为盐酸或者硫酸。
在进一步的方案中：所述步骤2-3）中的沉淀工艺可由气浮工艺代替，气浮浮渣排入工厂废水站污泥脱水系统处理，对应的，步骤4）中反渗透处理的对象为气浮出水。
在进一步的方案中：所述步骤4）中反渗透系统回收率为75%-80%，反渗透膜通量为18-22L/m2·h，反渗透进水pH值为6.5-8，采用上述工艺参数，使得TMAH的截留率＞99%。
在进一步的方案中：所述步骤5）包括：
5-1）在厌氧生化进水中投加碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠，控制厌氧反应出水pH值为6.8-7.2；
5-2）在厌氧生化进水中投加磷酸盐，投加浓度为10mg/L，（以P计）；
5-3）在厌氧生化反应器内投加钙盐，投加浓度为40mg/L，（以Ca计）；
5-4）在厌氧生化反应器内投加微量元素药液，投加比例按1m3厌氧生化进水投加1-2 L微量元素药液，其中微量元素药液组成为：0.8mg/L氯化钴，0.8mg/L氯化镍，0.8mg/L硫酸亚铁。
在进一步的方案中：所述步骤5)中厌氧生化容积负荷为4-8 kg TMAH/m3·d，厌氧生化反应温度为35-38℃。
一种显影液废水处理系统，该系统是基于上述方法设计的，具体来说，该系统包括：
PH调节模块，用于在显影液废水中加入酸溶液，调节PH至7.5-8.5；
混凝沉淀模块，用于对显影液废水进行混凝沉淀处理，以去除显影液废水中经pH调节后析出的不溶态的光刻胶；
超滤处理模块，用于通过超滤膜截留去除上清液中的颗粒状和胶体态杂质，得到超滤出水；
反渗透处理模块，用于对超滤出水进行反渗透处理，由反渗透膜截留显影液废水中的TMAH并对废水进行脱盐，其中，反渗透产水用于工厂循环冷却水补水或杂用水，富集了高浓度TMAH的反渗透浓水待后续步骤处理；
厌氧生化处理模块，用于对反渗透浓水进行厌氧生化处理，在厌氧微生物作用下，反渗透浓水中的TMAH分解转化为氨氮和甲烷气。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、经混凝沉淀（或气浮）预处理去除显影液废水中的光刻胶后，因显影液废水的含盐量和总硬度均较低，此时采用反渗透工艺对其进行回用处理，反渗透膜发生微生物污堵和无机盐结垢的风险较小，反渗透系统可在较高回收率（75%~80%）下稳定运行。
2、将反渗透工艺设置在生化工艺前端处理显影液废水，不仅反渗透系统运行更为稳定，而且在反渗透浓水中实现了TMAH的富集，有利于采用厌氧生化工艺对高浓度TMAH进行高效分解去除。
3、采用厌氧生化工艺处理含高浓度TMAH的反渗透浓水，解决了采用A/O生化工艺处理显影液废水时存在的耐受进水TMAH浓度低、TMAH处理负荷低、TMAH对硝化细菌活性有抑制、剩余污泥产量大等问题。
4、采用本发明所述方法处理显影液废水，还具有水力停留时间短、占地面积小、曝气能耗低、剩余污泥产量小等优点。
附图说明
图1为本发明显影液废水处理方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中显影液废水处理系统的示意图。
附图标记注释：1-调节池提升泵、2-超滤进水泵、3-反渗透供水泵、4-反渗透高压泵、5-厌氧进水泵。
具体实施方式
以下实施例会结合附图对本发明进行详述。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
本发明实施例中是以某液晶显示屏工厂显影液废水处理过程为示例的，该厂的显影液废水pH值为12，TMAH浓度为416mg/L，总氮浓度为62mg/L，电导率为457μS/cm，总硬度为25mg/L（以CaCO3计）。
具体请参阅图2，步骤如下：
1）PH调节
在本实施例中，PH调节处理模块包括调节池、调节池提升泵和PH调节槽等设备，具体流程为：
显影液废水经调节池收集，通过调节池提升泵输送至pH调节槽，在pH调节槽内投加盐酸，将废水pH值调节至7.5。
当然，在实施实施过程中，也可以采用其他等效设备来代替上述能够完成PH调节的设备。
2)混凝沉淀
在本实施例中，混凝沉淀处理模块包括混凝槽、絮凝槽和沉淀池等设备，具体流程为：
2-1）pH调节槽出水流入混凝槽，在混凝槽内投加混凝剂聚合氯化铝（PAC），投加浓度为50mg/L，混凝槽反应时间为20min。
2-2）混凝槽出水流入絮凝槽，在絮凝槽内投加絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM），投加浓度为2mg/L，絮凝槽反应时间为10min。
2-3）絮凝槽出水流入沉淀池，沉淀池停留时间为2h，沉淀池污泥排入工厂废水站污泥处理系统，沉淀池上清液流入超滤进水池。
当然，在实施实施过程中，也可以采用其他等效设备来代替上述能够完成混凝沉淀的设备。
3）超滤处理
在本实施例中，超滤处理模块包括超滤进水池、超滤进水泵2、超滤装置和超滤产水池等设备，具体流程为：
超滤进水池中的显影液废水经超滤进水泵2输送至超滤装置，通过超滤膜截留去除沉淀出水中的颗粒状和胶体态杂质，超滤装置的产水流入超滤产水池。
当然，在实施实施过程中，也可以采用其他等效设备来代替上述能够完成超滤处理的设备。
4）反渗透处理
在本实施例中，反渗透处理模块包括反渗透供水泵3、保安过滤器、反渗透高压泵4和反渗透装置，具体流程为：
4-1）超滤产水池中的显影液废水通过反渗透供水泵输送至保安过滤器，保安过滤器内装填滤芯，过滤精度5μm。
4-2）保安过滤器出水经反渗透高压泵输送至反渗透装置处理，其中反渗透系统回收率为75%，反渗透膜通量为21 L/m2·h，反渗透进水pH值为7.2，运行温度20℃。本实施例运行的反渗透进水、产水与浓水的水质如下表所示：
| 反渗透进水 | 反渗透产水 | 反渗透浓水 | |
| 电导率（μS/cm） | 457 | 9.2 | 1728 |
| pH值 | 7.2 | 6.8 | 7.5 |
| TMAH（mg/L） | 416 | 3.16 | 1649 |
| 总氮（mg/L） | 62 | 0.48 | 245 |
4-3）反渗透产水回用于工厂循环冷却水补水，反渗透浓水流入厌氧进水池。
当然，在实施实施过程中，也可以采用其他等效设备来代替上述能够完成反渗透处理的设备。
5）厌氧生化处理
本实施例中，厌氧生化处理模块包括厌氧进水池、厌氧进水泵和厌氧生化反应器等设备，具体流程为：
5-1）在厌氧进水池内投加磷酸二氢钾，投加浓度为10mg/L（以P计）。
5-2）在厌氧进水池内投加碳酸氢钠，控制厌氧生化反应器出水pH值为6.8~7.2。
5-3）在厌氧进水池内设置电加热或蒸汽加热，维持厌氧生化反应器内温度为37℃。
5-4）厌氧进水池中的反渗透浓水经厌氧进水泵输送至厌氧生化反应器内，厌氧生化反应器容积负荷为6.0 kg TMAH/m3·d。
5-5）在厌氧生化反应器内投加氯化钙，投加浓度为40mg/L（以Ca计），其中厌氧生化反应器形式为UASB（升流式厌氧污泥床反应器）。
5-6）在厌氧生化反应器内投加微量元素药液，投加比例按1m3厌氧生化进水投加1L微量元素药液。微量元素药液组成为：0.8mg/L氯化钴，0.8mg/L氯化镍，0.8mg/L硫酸亚铁。
5-7）经厌氧生化反应器处理后，反渗透浓水中的TMAH由1649mg/L降低至0.32mg/L，氨氮由0.02mg/L升高至225.4mg/L。
5-8）厌氧生化反应器产生的沼气输送至沼气处理装置处理。
5-9）厌氧生化反应器出水排入工厂废水站有机废水生化系统进行除氨氮和总氮处理。
当然，在实施实施过程中，也可以采用其他等效设备来代替上述能够完成厌氧生化处理的设备。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种显影液废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）PH调节
在显影液废水中加入酸溶液，调节PH至7.5-8.5；
2）混凝沉淀
2-1）完成PH值调节后，在显影液废水中加入混凝剂，使析出的光刻胶凝聚为絮体；
2-2）然后再加入絮凝剂，使光刻胶絮体抱团，提高絮体的密实度；
2-3）静置沉淀1-2h，沉淀污泥排入工厂废水站污泥脱水系统处理，沉淀上清液待进一步处理；
3）超滤处理
通过超滤膜截留去除上清液中的颗粒状和胶体态杂质，得到超滤出水；
4）反渗透处理
对超滤出水进行反渗透处理，由反渗透膜截留显影液废水中的TMAH并对废水进行脱盐，其中，反渗透产水用于工厂循环冷却水补水或杂用水，富集了高浓度TMAH的反渗透浓水待后续步骤处理；
5）厌氧生化处理
对反渗透浓水进行厌氧生化处理，在厌氧微生物作用下，反渗透浓水中的TMAH分解转化为氨氮和甲烷气。
2.根据权利要求1所述的显影液废水处理方法，其特征在于，所述步骤1）中使用的酸溶液为盐酸或者硫酸。
3.根据权利要求2所述的显影液废水处理方法，其特征在于，所述步骤2-3）中的沉淀工艺可由气浮工艺代替，气浮浮渣排入工厂废水站污泥脱水系统处理，对应的，步骤4）中反渗透处理的对象为气浮出水。
4.根据权利要求3所述的显影液废水处理方法，其特征在于，所述步骤4）中反渗透系统回收率为75%-80%，反渗透膜通量为18-22L/m2·h，反渗透进水pH值为6.5-8，采用上述工艺参数，使得TMAH的截留率＞99%。
5.根据权利要求4所述的显影液废水处理方法，其特征在于，所述步骤5）包括：
5-1）在厌氧生化进水中投加碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠，控制厌氧反应出水pH值为6.8-7.2；
5-2）在厌氧生化进水中投加磷酸盐，投加浓度为10mg/L；
5-3）在厌氧生化反应器内投加钙盐，投加浓度为40mg/L；
5-4）在厌氧生化反应器内投加微量元素药液，投加比例按1m3厌氧生化进水投加1-2 L微量元素药液，其中微量元素药液组成为：0.8mg/L氯化钴，0.8mg/L氯化镍，0.8mg/L硫酸亚铁。
6.根据权利要求5所述的显影液废水处理方法，其特征在于，所述步骤5)中厌氧生化容积负荷为4-8 kg TMAH/m3·d，厌氧生化反应温度为35-38℃。
7.一种显影液废水处理系统，其特征在于，包括：
PH调节模块，用于在显影液废水中加入酸溶液，调节PH至7.5-8.5；
混凝沉淀模块，用于对显影液废水进行混凝沉淀处理，以去除显影液废水中经pH调节后析出的不溶态的光刻胶；
超滤处理模块，用于通过超滤膜截留去除上清液中的颗粒状和胶体态杂质，得到超滤出水；
反渗透处理模块，用于对超滤出水进行反渗透处理，由反渗透膜截留显影液废水中的TMAH并对废水进行脱盐；
厌氧生化处理模块，用于对反渗透浓水进行厌氧生化处理，在厌氧微生物作用下，反渗透浓水中的TMAH分解转化为氨氮和甲烷气。
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| CN118084258A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-28 | 高频(北京)科技股份有限公司 | 一种半导体硫酸废液、tmah废液的综合处理系统及方法 |
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