申请日2005.10.31
公开(公告)日2007.01.24
IPC分类号C12N1/20; C02F3/34
摘要
本发明涉及可分解氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)的新型菌株以及利用所述菌株的废水处理方法。更具体地说，本发明涉及能够对在光电子产业的废液中大量含有且具有难分解性及毒性的TMAH进行有效分解的新型菌株、以及将所述菌株适用于能维持高的微生物浓度的隔膜生物反应器(membrane bio-reactor;MBR)工序中的废水处理方法。通过采用本发明的菌株以及废水处理方法，能够相对于以往设备使占地最小化、且设备费用以及维持费用低廉，从而有望作为环境友好型废水处理方法在产业现场中被广泛应用。
权利要求书
1.一种含有TMAH的废水的生物处理方法，其是含有TMAH的废水 的处理方法，其中采用MBR方式。
2.如权利要求1所述的含有TMAH的废水的生物处理方法，其中，
所述废水处理方法利用不动杆菌属IBN-H6(Acinetobacter sp.IBN- H6;KCTC 10809BP)菌株。
3.如权利要求2所述的含有TMAH的废水的生物处理方法，其中，
还追加有Kluvermyces delphenisis IBN-H1(KCTC 0834BP)、蜡状芽 孢杆菌IBN-H4(Bacillus cereus IBN-H4;KCTC 0835BP)、不动杆菌属 IBN-H7(Acinetobacter sp.IBN-H7;KCTC 0836BP)菌株中的一个以上 菌株。
4.如权利要求1所述的废水的生物处理方法，其中，
在所述MBR方式的处理方法中使用的膜是陶瓷膜。
5.如权利要求2或者3所述的废水的生物处理方法，其中，
对所述菌株进行固定化。
6.一种菌株，是不动杆菌属IBN-H6(Acinetobacter sp.IBN-H6; KCTC 10809BP)菌株，其对氢氧化四甲基铵具有耐性，并且可将所述化 学物质作为碳源生长。
说明书
可分解氢氧化四甲基铵的新型菌株以及利用所述菌株的废水处理方法
技术领域
本发明涉及可分解氢氧化四甲基铵的新型菌株以及利用所述菌株的 废水处理方法。更具体地说，本发明涉及能够对在光电子产业的废液中大 量含有且具有难分解性及毒性的TMAH进行有效分解的新型菌株、以及 利用所述菌株的废水处理方法。
背景技术
光电子(opto-electronic)产业是最近在世界范围内正快速发展的尖端 技术产业。由于消费者对光电子产业产品的需求急剧增加，很多国家正加 快进行产品的开发。大多数半导体产业包括针对(1)阵列(array)、(2) 滤色片(color filter)以及(3)液晶的工序，而在这些工序中又作为显影 液、洗涤液、及蚀刻剂等而使用大量的有机溶剂，其结果生成大量废水。 该废水的特点是除了二甲基亚砜(DMSO)或者异丙醇(IPA)等有机溶 剂之外，还含有相当多的氢氧化四甲基铵(TMAH)。
由于TMAH是很难发生生物分解并具有强烈毒性的物质(toxicity LC50=460PPM)，因而目前现状是，在半导体制造工厂内的废水处理场 的生化需氧量(biological oxygen demand;BOD)发生急剧变动。从而， 对环境保护而言，如何从产业废水中去除TMAH，成为了重要课题。
目前已知的对废水中的TMAH进行处理的方法有：对废水利用离子 交换树脂柱、UF(超滤)或者RO(反渗透)等方法浓缩TMAH后再废 弃的浓缩废弃法;或者，将已浓缩的TMAH燃烧而去除的超临界处理法 等。然而，这些以往的净化方法不仅要经过很复杂的步骤完成，而且还存 在由浓缩或者燃烧出现二次污染问题等重大缺陷。从而，为对应日渐增强 的对环境保护的要求，人们已深刻意识到既经济又高效的TMAH生物处 理方法的必要性。
在废水处理中MBR工序(参照图1)由于能利用膜的分离特性而完 全去除浮游固形物，因此能在不受污泥沉降性影响的情况下进行稳定处 理，而且与图2的具备沉淀池的方式不同，无须具备沉淀池，并且能在短 时间内堆积高浓度的已处理微生物，因此可以用小空间进行大量水处理即 能够使数值处理时间(HRT)最大化，进而能减小工序的体积，实现工序 的紧凑化。此外，MBR的优点中最重要的一项是能进行稳定运转。由于 该方法具有能对污泥滞留时间(SRT)进行极大化，从而不仅使生物处理 时间大幅减少还能提高处理效率的各种优点，因此作为能弥补以往的活性 污泥工序中存在的如下问题的技术而备受瞩目，其中，所述的以往活性污 泥工序的问题是指，具有沉降性恶化、含高浓度毒性物质的废水的流入、 对于处理条件的变化等带来的冲击负荷显示脆弱性的问题、或者处理效率 低的问题等。
在环境领域使用的隔离膜可定义为能分离两个相(phase)的障壁 (barrier)、即能定义为两个块结晶之间的界面、或者只有选择性的某些物 质才能通过其结构的半透膜(semipermeable)障壁。
目前市售的精密隔离膜的原材料分为高分子系和无机系，其中作为无 机系的原材料使用陶瓷(主要是α-氧化铝)、玻璃、碳等，而作为膜制 造方法采用分相法(玻璃材质)和烧结法(陶瓷膜)等。
其中，陶瓷隔离膜的优点之一是对高温或者酸、碱的稳定性比高分子 膜高。优点之二是能制造出形状和形态比高分子膜更有利的陶瓷膜。优点 之三是由于机械强度高，因此在高压条件下的微细气孔变化少，进而可在 高压条件下正常运行。优点之四是其实际寿命为比有机质膜更长的3～5 年左右，并且无机性原材料对微生物或者有机性基质的污染程度少，此外， 由于能在比高分子膜更高的温度条件下、或者酸、碱处理下进行CIP，因 此经维持修复的其实际寿命可非常长。另外，由于透过率比有机性膜优良 且对毒性物质、有机溶质、污染物质等的安全性高，因此在环境处理中使 用得比高分子膜多。
发明内容
本发明的目的在于解决所述问题，提供一种利用上述菌株并经过 MBR工序有效去除废水中的TMAH的废水处理方法。
本发明的另一目的是提供一种能有效分解·去除具有难分解性及毒性 的TMAH的新型菌株。
为达到上述目的，本发明提供一种菌株以及利用所述菌株的生物废水 处理方法，其中，所述菌株是能在常温下有效分解在光电子产业废水中大 量含有且具有难分解性及毒性的TMAH的新型菌株。
本发明的菌株通过以下过程进行了分离鉴定。
首先，将韩国国内半导体工厂的废水作为试样采集，然后将试样接种 到营养丰富的培养基上，再一次性地繁殖废水中存在的菌株并挑选12种 菌株，最后将各个菌株命名为IBN-H01～H12。接着，在30℃下在含有 TMAH的培养基中对上述菌株进行培养使之生长，进而分离出对TMAH 具有耐性且TMAH分解性优异的5种菌株。
对其中的TMAH分解性优异的3种菌株，利用生物系统、MIDI以及 16s RNA的部分碱基序列的确定等而进行了鉴定，由其结果可知，上述3 种菌株中的2种分别是与已在韩国公开专利特2002-0009060中进行过详 细说明的IBN-H1以及IBN-H7相同的菌株。剩下的1种被确定为是属 于不动杆菌属(Acinetobacter sp.)的新型菌株，从而命名为不动杆菌属IBN -H6，并于2005年5月24日向作为菌株国际委托机构的韩国典型培养物 保藏中心(KCTC)以委托号KCTC 10809BP办理了保藏。
此外还弄清了在作为必需矿物成分和碳源仅含有TMAH的最小培养 基中上述被分离的新型菌株能生长至使OD值成大约0.2的程度。此外， 能在30℃下没有很大差异地生长，并能在中性乃至弱酸性条件下很好地生 长。
根据本发明提供的菌株不仅对TMAH具有耐性，而且能将它作为唯 一碳源进行生长，因此能利用上述菌株对含有TMAH的废水进行生物处 理。此时，可以单独使用上述菌株，也可以与在韩国公开专利2002- 0009060号中针对TMAH分解能力进行过详细说明的3种菌株IBN-H1、 IBN-H4及IBN-H7一起，以混合2～4种培养的状态使用。
在TMAH处理系统中，必须在已有废水处理场中存在的微生物的标 记度上述废水处理工序可适用于以往已知的生物处理工序的任何一个工 序中，但由于上述TMAH处理微生物的细胞大小比一般废水处理场的微 生物小，因此考虑到微生物的特性以及处理效率最大化以及对冲击负荷的 应对能力等，优选使用MBR处理方式。如果用MBR方式单独处理如上 所述的生物毒性强的TMAH，则具有不仅不影响脱氮、脱磷等其他水处理 工序而且不需要进行2次处理、污泥产生量少、不受流入水中的TMAH 浓度的影响等优点。而且还由于具备空间效率性，因此如表1所示，与以 往设备相比仅需要1/18～1/35的空间，并由此能实现占地最小化，此外设 备维持费也很低廉。
【表1】 区分 TMAH单独分离后处理 混合处理
本发明技术 一般设备 (S电子社) 一般设备 (一般曝气池)
空间效率性 (m3/kg TMAH) 0.11 2.05 3.79
(相对比较) 1.0(基准) 18.6 34.5
在上述MBR方式中隔膜(membrane)优选是陶瓷膜。与已普遍使用 的高分子膜不同，陶瓷膜具有化学稳定性和物理坚固性且能够导入反向脉 冲(backpulse)，因此能克服由废水以及微生物的特性引起的运转问题。
此外，为了适用于上述MBR方式以外的一般生物工序，在容易进行 菌株的反复利用以及处理水内的菌株去除的连续处理中，优选将上述菌株 固定在规定载体上利用。此时，作为载体可使用藻酸盐(alginate)、聚氨 酯泡沫(urethane foam)等通常的微生物固定用材料。