Herausforderungen

Eine Ethylenproduktion versucht, die Leistung und die Überwachung von Abwasserbehandlungsprozessen zu verbessern. Abwasser aus der Produktionsanlage fließt nach der Zusammenführung der Hebestation in den Homogenitätsbecken (EQ-Pool). Bevor das Abwasser in das „Dissolved Air Floatation“ (DAF) -System gelangt, fügt der Betreiber Behandlungschemikalien zum Wasser hinzu, um den pH-Wert des Wassers anzupassen. Das behandelte Wasser wird in ein Biobehandlungssystem zur weiteren Behandlung geschickt, dann geklärt und abgegeben.

Die Anlage nimmt täglich Proben an der Ablassöffnung und analysiert sie mit dem Biochemischen Sauerstoffbedarf (BOD). Andere Messdaten von BOD und Wasser werden in Konformitätstests verwendet, um die Gesamtmenge an organischen Stoffen zu berechnen, die in der Anlage ausgestoßen werden. Die Fabrik kann jedoch keinen niedrigen BOD-Wert verwenden, der als "ND (Non-Detect)" gemeldet wurde. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die BOD-Analyse fünf Tage Berichtszeit erfordert, was die praktische Anwendung der BOD-Analyse auf die Überwachung und Optimierung des Verarbeitungsprozesses verhindert.

　　Lösung

Die Anlage nutzt analytische Überwachungsprogramme, um den Wasseraufbereitungsprozess zu optimieren, um die Emissionen von organischen Stoffen zu reduzieren. Obwohl die zeitliche Anforderung der BOD-Analyse den praktischen Anwendungswert der Methode verliert, kann die Beziehung zwischen BOD und TOC an jedem Probenpunkt genutzt werden, um eine Korrelation zwischen beiden zu etablieren. Diese Korrelationskoeffizienten ermöglichen eine Analyse des Total Organic Carbon (TOC), eine nahezu Echtzeitüberwachung und eine Vorhersage des "Biochemical Oxygen Demand-Correlated" (BODC) in nur wenigen Minuten.

Bei der Erstellung der Relevanz ist ein Probenahmeplan erforderlich, um die Probenahmung und die Datenanalyse zu definieren. Am Betriebsort meldet die Anlage die Relevanzdaten mit einem InnovOx-Labor-TOC-Analyzer. Nachdem die Relevanz erfolgreich etabliert wurde, kann die Fabrik jederzeit das Analysemodell in eine Online-Analyse umwandeln.

Die Fabrik wählt drei Probenpunkte aus, um den Prozessbetrieb zu bestimmen und die TOC- und BOD-Daten zu vergleichen (siehe Tabelle 1).

Da die BOD-Analysedaten nicht linear sind, ist es erforderlich, die Korrelationskoeffizienten von BOD und TOC-Proben an jedem Probenpunkt zu exportieren.

Die Probenahme mehrmals täglich verbessert die Genauigkeit der Korrelation. In dieser Studie überwachten die Fabriken drei Teststellen und extrahierten insgesamt sieben Proben innerhalb von zwei Wochen.

Der erste Abnahmepunkt befindet sich hinter der Hebestation und vor dem Homogenisierungsbecken und die Proben stammen aus dem stabilen Zulaufwasser. Die Messdaten sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Jede offensichtliche Anomalie wird durch den Durchschnitt der BOD vor und nach ersetzt, wodurch der Korrelationskoeffizient von 0,675 auf 0,923 erhöht wird. Für Abwasser sind Korrelationskoeffizienten höher als 0,5 verfügbar. Der BODC-Wert in Tabelle 2 ist der BOD-Wert, der durch die Beziehung zwischen den gemessenen BOD- und TOC-Werten berechnet wurde.

Die Korrelation zwischen BOD und TOC im eingehenden Wasser ist sehr zuverlässig, so dass BOD durch TOC ersetzt werden kann (siehe Abbildung 1).

Die Messungen an der zweiten Probenahme am Ablauf des Beckens zeigten, dass bei zu niedrigen Konzentrationen keine Bestimmung des BOD-Wertes möglich war (siehe Tabelle 3).

Obwohl die mit der TOC-Analyse gemessenen Kohlenstoffmengen sich um das achtfache veränderten, erfüllte die Empfindlichkeit des BOD immer noch nicht die Anforderungen der quantitativen Daten. Die BOD-Daten in Tabelle 3 zeigen, dass 2 von 7 Proben nicht quantifiziert werden konnten und als "nicht nachgewiesen" gemeldet wurden. Die Datenabweichung zwischen den anderen fünf BOD-Proben lag bei +/-4%, was statistisch schwer zu unterscheiden war. Die ausgehenden BODs können nur für geeignete / nicht geeignete Tests verwendet werden.

Die BOD-Daten des Tiefbearbeitungspools (siehe Tabelle 4) wurden als "nicht erkannt" gemeldet und konnten daher keine Korrelation zum TOC feststellen. Obwohl BOD als "nicht erkannt" gemeldet wurde, sind die TOC-Daten immer noch genau, präzise und linear.

Schlussfolgerungen

Diese Ethylenproduktion überwacht erfolgreich den Abwasserbehandlungsprozess mit der TOC-Analyse. Sie erhielten eine sehr zuverlässige Zufuhrkorrelation, sodass die häufig verwendete 5-Tage-BOD-Methode durch eine nahezu Echtzeit-TOC-Analyse ersetzt werden kann.

Die Messungen von organischem Kohlenstoff sind die zuverlässigsten Daten für die Abwasseremissionen. Die TOC-Analyse ermöglicht die direkte Messung von geringen ppm organischem Kohlenstoff im Abwasser und ist daher ein zuverlässigeres Überwachungs- und Optimierungswerkzeug. Der Betreiber kann auf der Grundlage von Echtzeitdaten schnell auf mögliche Probleme reagieren und rechtzeitige Korrekturmaßnahmen ergreifen.