乙烯废水工艺控制中成功关联 BOD 和 TOC

挑战

       一家乙烯生产厂寻求改进废水处理工艺的性能和监测。 来自生产设备的废水在提升站汇合之后，流进均质池 （EQ 池）。在废水进入“溶气气浮（DAF，Dissolved  Air Floatation）”系统之前，操作人员向水中添加处理化学品，调整水的 pH 值。处理后的水被送到生物处理系统进一步处理，然后被澄清、排放。 

       工厂每天要在排放口取样，用生物化学需氧量（BOD， Biochemical Oxygen Demand）进行分析。BOD 和水的 其它测量数据用于合规测试，计算出工厂排放的有机物总量。然而工厂无法使用报告为“未检出（ND，NonDetect）”结果的低 BOD 值。另一个难题是 BOD 分析 要求 5 天的报告时间，这一时间滞后使 BOD 分析无法 实际应用于处理工艺的监测和优化。

解决方案 

       工厂采用分析监测方案来优化水处理工艺，以减少有机 物排放量。虽然 BOD 分析对时间的要求使得该分析法失去实际应用价值，但可以利用 BOD 和 TOC 之间的关 系在每个取样点建立两者的相关性。用这些相关系数进 行总有机碳（TOC，Total Organic Carbon）分析，报告近乎实时的监测数据，在几分钟内即可预测出“相关生 化 需 氧 量 （BODC， Biochemical Oxygen DemandCorrelated）”数据。

       在建立相关性时，需要有取样计划来定义样品采集和数 据分析。在操作现场，工厂用 InnovOx 实验室型 TOC 分析仪来报告相关性的初始数据。当成功建立相关性后， 工厂随时可以将分析模式转换为在线分析。

工厂选择 3 个取样点来决定过程操作，并比较 TOC 和 BOD 数据（见表 1）。

表 1：废水取样点

由于 BOD 分析数据是非线性的，因此要求分别导出 BOD 和 TOC 样品在每个取样点的相关系数。 

每天多次取样，能够提高相关性的准确度。在此次研 究中，工厂监测 3 个测试点，在 2 周内共提取 7 份样 品。 

第 一个取样点位于提升站之后和均质池之前，所取样 品来自稳定的进水。测量数据如表 2 所列。

表 2：均质池进水数据

任何明显的异常值都被前后 BOD 的平均值所代替， 从而将相关系数从 0.675 提高到 0.923。对于废水来 说，高于 0.5 的相关系数都可用。表 2 中的 BODC值 是用实测 BOD 和 TOC 值之间的关系计算出的 BOD 值。

图 1：均质池进水的 BOD 和 TOC 相关性

进水的 BOD 和 TOC 的相关性非常可靠，因此可以用 TOC 来替代 BOD（见图 1）。 

Z终澄清池出水处的第 2 个取样点的测量结果显示，如 果浓度过低，就无法确定 BOD 值（见表 3）。

表 3：Z终澄清池数据

       虽然用 TOC 分析法测得的碳量变化了 8 倍，但 BOD 的 灵敏度仍达不到定量数据的要求。表 3 中的 BOD 数据 显示，在 7 个样品中，有 2 个样品无法被定量，被报告 为“未检出”。其它 5 个 BOD 样品之间的数据偏差在 +/- 4％以内，在统计上难以进行区分。出水的 BOD 只能用 于进行合格/不合格测试。

       深度处理池的 BOD 数据（见表 4）均被报告为“未检 出”，因此无法建立同 TOC 的相关性。尽管 BOD 被报 告为“未检出”，但 TOC 数据仍是准确的、精确的、线性的。

表 4：深度处理池数据

结论

      这家乙烯生产厂成功地用 TOC 分析法来监测废水处理 工艺。他们得到的进水相关系数非常可靠，因此可以用近乎实时的 TOC 分析法代替常用的 5 日 BOD 测试 法。

       有机碳测量结果是Z可信的废水排放数据。TOC 分析 法能够直接测量出水中的低 ppm 有机碳，因此是更可靠的监测和优化工具。操作人员可以根据实时数据 对可能出现的问题做出快速反应、及时采取纠正措施。