挑戰(zhàn)

       一家乙烯生產(chǎn)廠尋求改進(jìn)廢水處理工藝的性能和監(jiān)測(cè)。 來(lái)自生產(chǎn)設(shè)備的廢水在提升站匯合之后，流進(jìn)均質(zhì)池 （EQ 池）。在廢水進(jìn)入“溶氣氣浮（DAF，Dissolved  Air Floatation）”系統(tǒng)之前，操作人員向水中添加處理化學(xué)品，調(diào)整水的 pH 值。處理后的水被送到生物處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理，然后被澄清、排放。 

       工廠每天要在排放口取樣，用生物化學(xué)需氧量（BOD， Biochemical Oxygen Demand）進(jìn)行分析。BOD 和水的 其它測(cè)量數(shù)據(jù)用于合規(guī)測(cè)試，計(jì)算出工廠排放的有機(jī)物總量。然而工廠無(wú)法使用報(bào)告為“未檢出（ND，NonDetect）”結(jié)果的低 BOD 值。另一個(gè)難題是 BOD 分析 要求 5 天的報(bào)告時(shí)間，這一時(shí)間滯后使 BOD 分析無(wú)法 實(shí)際應(yīng)用于處理工藝的監(jiān)測(cè)和優(yōu)化。

解決方案 

       工廠采用分析監(jiān)測(cè)方案來(lái)優(yōu)化水處理工藝，以減少有機(jī) 物排放量。雖然 BOD 分析對(duì)時(shí)間的要求使得該分析法失去實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但可以利用 BOD 和 TOC 之間的關(guān) 系在每個(gè)取樣點(diǎn)建立兩者的相關(guān)性。用這些相關(guān)系數(shù)進(jìn) 行總有機(jī)碳（TOC，Total Organic Carbon）分析，報(bào)告近乎實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在幾分鐘內(nèi)即可預(yù)測(cè)出“相關(guān)生 化 需 氧 量 （BODC， Biochemical Oxygen DemandCorrelated）”數(shù)據(jù)。

       在建立相關(guān)性時(shí)，需要有取樣計(jì)劃來(lái)定義樣品采集和數(shù) 據(jù)分析。在操作現(xiàn)場(chǎng)，工廠用 InnovOx 實(shí)驗(yàn)室型 TOC 分析儀來(lái)報(bào)告相關(guān)性的初始數(shù)據(jù)。當(dāng)成功建立相關(guān)性后， 工廠隨時(shí)可以將分析模式轉(zhuǎn)換為在線分析。

工廠選擇 3 個(gè)取樣點(diǎn)來(lái)決定過程操作，并比較 TOC 和 BOD 數(shù)據(jù)（見表 1）。

表 1：廢水取樣點(diǎn)

由于 BOD 分析數(shù)據(jù)是非線性的，因此要求分別導(dǎo)出 BOD 和 TOC 樣品在每個(gè)取樣點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)。 

每天多次取樣，能夠提高相關(guān)性的準(zhǔn)確度。在此次研 究中，工廠監(jiān)測(cè) 3 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在 2 周內(nèi)共提取 7 份樣 品。 

第 一個(gè)取樣點(diǎn)位于提升站之后和均質(zhì)池之前，所取樣 品來(lái)自穩(wěn)定的進(jìn)水。測(cè)量數(shù)據(jù)如表 2 所列。

表 2：均質(zhì)池進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)

任何明顯的異常值都被前后 BOD 的平均值所代替， 從而將相關(guān)系數(shù)從 0.675 提高到 0.923。對(duì)于廢水來(lái) 說(shuō)，高于 0.5 的相關(guān)系數(shù)都可用。表 2 中的 BODC值 是用實(shí)測(cè) BOD 和 TOC 值之間的關(guān)系計(jì)算出的 BOD 值。

圖 1：均質(zhì)池進(jìn)水的 BOD 和 TOC 相關(guān)性

進(jìn)水的 BOD 和 TOC 的相關(guān)性非?？煽?，因此可以用 TOC 來(lái)替代 BOD（見圖 1）。 

Z終澄清池出水處的第 2 個(gè)取樣點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果顯示，如 果濃度過低，就無(wú)法確定 BOD 值（見表 3）。

表 3：Z終澄清池?cái)?shù)據(jù)

       雖然用 TOC 分析法測(cè)得的碳量變化了 8 倍，但 BOD 的 靈敏度仍達(dá)不到定量數(shù)據(jù)的要求。表 3 中的 BOD 數(shù)據(jù) 顯示，在 7 個(gè)樣品中，有 2 個(gè)樣品無(wú)法被定量，被報(bào)告 為“未檢出”。其它 5 個(gè) BOD 樣品之間的數(shù)據(jù)偏差在 +/- 4％以內(nèi)，在統(tǒng)計(jì)上難以進(jìn)行區(qū)分。出水的 BOD 只能用 于進(jìn)行合格/不合格測(cè)試。

       深度處理池的 BOD 數(shù)據(jù)（見表 4）均被報(bào)告為“未檢 出”，因此無(wú)法建立同 TOC 的相關(guān)性。盡管 BOD 被報(bào) 告為“未檢出”，但 TOC 數(shù)據(jù)仍是準(zhǔn)確的、極ng確的、線性的。

表 4：深度處理池?cái)?shù)據(jù)

結(jié)論

      這家乙烯生產(chǎn)廠成功地用 TOC 分析法來(lái)監(jiān)測(cè)廢水處理 工藝。他們得到的進(jìn)水相關(guān)系數(shù)非?？煽浚虼丝梢杂媒鯇?shí)時(shí)的 TOC 分析法代替常用的 5 日 BOD 測(cè)試 法。

       有機(jī)碳測(cè)量結(jié)果是Z可信的廢水排放數(shù)據(jù)。TOC 分析 法能夠直接測(cè)量出水中的低 ppm 有機(jī)碳，因此是更可靠的監(jiān)測(cè)和優(yōu)化工具。操作人員可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 對(duì)可能出現(xiàn)的問題做出快速反應(yīng)、及時(shí)采取糾正措施。