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挑戰(zhàn)
一家乙烯生產(chǎn)廠尋求改進廢水處理工藝的性能和監(jiān)測。來自生產(chǎn)設備的廢水在提升站匯合之后，流進均質(zhì)池（EQ池）。在廢水進入“溶氣氣?。―AF，Dissolved Air Floatation）”系統(tǒng)之前，操作人員向水中添加處理化學品，調(diào)整水的pH值。處理后的水被送到生物處理系統(tǒng)進一步處理，然后被澄清、排放。
工廠每天要在排放口取樣，用生物化學需氧量（BOD，Biochemical Oxygen Demand）進行分析。BOD和水的其它測量數(shù)據(jù)用于合規(guī)測試，計算出工廠排放的有機物總量。然而工廠無法使用報告為“未檢出（ND，Non-Detect）”結(jié)果的低BOD值。另一個難題是BOD分析要求5天的報告時間，這一時間滯后使BOD分析無法實際應用于處理工藝的監(jiān)測和優(yōu)化。
解決方案
工廠采用分析監(jiān)測方案來優(yōu)化水處理工藝，以減少有機物排放量。雖然BOD分析對時間的要求使得該分析法失去實際應用價值，但可以利用BOD和TOC之間的關(guān)系在每個取樣點建立兩者的相關(guān)性。用這些相關(guān)系數(shù)進行總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）分析，報告近乎實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在幾分鐘內(nèi)即可預測出“相關(guān)生化需氧量（BODC，Biochemical Oxygen Demand-Correlated）”數(shù)據(jù)。
工廠選擇3個取樣點來決定過程操作，并比較TOC和BOD數(shù)據(jù)（見表1）。
取樣點位置 | 過程操作 |
提升站 | 流向均質(zhì)池，調(diào)整pH值 |
最終澄清池 | 降低總懸浮固體（TSS） |
深度處理池 | 無 |
表1：廢水取樣點
由于BOD分析數(shù)據(jù)是非線性的，因此要求分別導出BOD和TOC樣品在每個取樣點的相關(guān)系數(shù)。
每天多次取樣，能夠提高相關(guān)性的準確度。在此次研究中，工廠監(jiān)測3個測試點，在2周內(nèi)共提取7份樣品。
第一個取樣點位于提升站之后和均質(zhì)池之前，所取樣品來自穩(wěn)定的進水。測量數(shù)據(jù)如表2所列。
穩(wěn)定的進水 | |||
TOC | BOD | BODC | |
5月30日 | 44.7 | 90.5 | 109.07 |
5月31日 | 50.7 | 124 | 118.54 |
6月1日 | 45.3 | 104.4 | 110.02 |
6月6日 | 40.7 | 84.8 | 102.76 |
6月7日 | 25 | 101 | 77.99 |
6月8日 | 24.9 | 82.4 | 77.83 |
6月13日 | 93.4 | 195 | 185.91 |
表2：均質(zhì)池進水數(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。對于廢水來說，高于0.5的相關(guān)系數(shù)都可用。表2中的BODC值是用實測BOD和TOC值之間的關(guān)系計算出的BOD值。
BOD / TOC 相關(guān)性
圖1：均質(zhì)池進水的 BOD 和 TOC 相關(guān)性
進水的BOD和TOC的相關(guān)性非?？煽?，因此可以用TOC來替代BOD（見圖1）。
最終澄清池出水處的第2個取樣點的測量結(jié)果顯示，如果濃度過低，就無法確定BOD值（見表3）。
出水處 | ||
TOC | BOD | |
5月30日 | 5.97 | 3.79 |
5月31日 | 6.85 | 3.39 |
6月1日 | 8.19 | 3.95 |
6月6日 | 1.08 | 未檢出 |
6月7日 | 7.33 | 3.83 |
6月8日 | 7.7 | 未檢出 |
6月12日 | 6.76 | 4.23 |
表3：最終澄清池數(shù)據(jù)
雖然用TOC分析法測得的碳量變化了8倍，但BOD的靈敏度仍達不到定量數(shù)據(jù)的要求。表3中的BOD數(shù)據(jù)顯示，在7個樣品中，有2個樣品無法被定量，被報告為“未檢出”。其它5個BOD樣品之間的數(shù)據(jù)偏差在+/-4%以內(nèi)，在統(tǒng)計上難以進行區(qū)分。出水的BOD只能用于進行合格/不合格測試。
深度處理池的BOD數(shù)據(jù)（見表4）均被報告為“未檢出”，因此無法建立同TOC的相關(guān)性。盡管BOD被報告為“未檢出”，但TOC數(shù)據(jù)仍是準確的、精確的、線性的。
深度處理池 | ||
TOC | BOD | |
5月30日 | 6.94 | 未檢出 |
5月31日 | 7.57 | 未檢出 |
6月1日 | 8.45 | 未檢出 |
6月6日 | 7.85 | 未檢出 |
6月7日 | 6.72 | 未檢出 |
6月8日 | 6.11 | 未檢出 |
6月12日 | 6.79 | 未檢出 |
表4：深度處理池數(shù)據(jù)
結(jié)論
這家乙烯生產(chǎn)廠成功地用TOC分析法來監(jiān)測廢水處理工藝。他們得到的進水相關(guān)系數(shù)非?？煽?，因此可以用近乎實時的TOC分析法代替常用的5日BOD測試法。
有機碳測量結(jié)果是最可信的廢水排放數(shù)據(jù)。TOC分析法能夠直接測量出水中的低ppm有機碳，因此是更可靠的監(jiān)測和優(yōu)化工具。操作人員可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)對可能出現(xiàn)的問題做出快速反應，及時采取糾正措施。
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