乙烯廢水工藝控制中成功關聯BOD和TOC

2025-09-18 14:00:21 86閱讀次數

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挑戰

一家乙烯生產廠尋求改進廢水處理工藝的性能和監測。來自生產設備的廢水在提升站匯合之后，流進均質池（EQ池）。在廢水進入“溶氣氣浮（DAF，Dissolved Air Floatation）”系統之前，操作人員向水中添加處理化學品，調整水的pH值。處理后的水被送到生物處理系統進一步處理，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和水的其它測量數據用于合規測試，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測和優化。

解決方案

工廠采用分析監測方案來優化水處理工藝，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之間的關系在每個取樣點建立兩者的相關性。用這些相關系數進行總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）分析，報告近乎實時的監測數據，在幾分鐘內即可預測出“相關生化需氧量（BOD_C，Biochemical Oxygen Demand-Correlated）”數據。

在建立相關性時，需要有取樣計劃來定義樣品采集和數據分析。在操作現場，工廠用Sievers InnovOx實驗室TOC分析儀來報告相關性的初始數據。當成功建立相關性后，工廠隨時可以將分析模式轉換為在線分析。

從左到右：Sievers InnovOx

在線與實驗室TOC分析儀

工廠選擇3個取樣點來決定過程操作，并比較TOC和BOD數據（見表1）。

取樣點位置	過程操作
提升站	流向均質池，調整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分析數據是非線性的，因此要求分別導出BOD和TOC樣品在每個取樣點的相關系數。

每天多次取樣，能夠提高相關性的準確度。在此次研究中，工廠監測3個測試點，在2周內共提取7份樣品。

第一個取樣點位于提升站之后和均質池之前，所取樣品來自穩定的進水。測量數據如表2所列。

穩定的進水
	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：均質池進水數據

任何明顯的異常值都被前后BOD的平均值所代替，從而將相關系數從0.675提高到0.923。對于廢水來說，高于0.5的相關系數都可用。表2中的BODC值是用實測BOD和TOC值之間的關系計算出的BOD值。

BOD / TOC 相關性

圖1：均質池進水的 BOD 和 TOC 相關性

進水的BOD和TOC的相關性非常可靠，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：最終澄清池數據

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據的要求。表3中的BOD數據顯示，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樣品之間的數據偏差在+/-4%以內，在統計上難以進行區分。出水的BOD只能用于進行合格/不合格測試。

深度處理池的BOD數據（見表4）均被報告為“未檢出”，因此無法建立同TOC的相關性。盡管BOD被報告為“未檢出”，但TOC數據仍是準確的、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