Thách thức

Một nhà máy sản xuất ethylene tìm cách cải thiện hiệu suất và giám sát quá trình xử lý nước thải. Nước thải từ thiết bị sản xuất, sau khi hội tụ tại các trạm nâng, chảy vào bể đồng nhất (bể EQ). Trước khi nước thải đi vào hệ thống "DAF, Dissolved Air Floation", người vận hành thêm hóa chất xử lý vào nước để điều chỉnh độ pH của nước. Nước được xử lý được gửi đến hệ thống xử lý sinh học để xử lý thêm, sau đó được làm rõ, xả ra.

Các nhà máy phải lấy mẫu hàng ngày tại các cửa xả và phân tích bằng nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - Biochemical Oxygen Demand). Các phép đo khác của BOD và nước được sử dụng để kiểm tra tuân thủ để tính toán tổng lượng chất hữu cơ phát ra từ nhà máy. Tuy nhiên, nhà máy không thể sử dụng giá trị BOD thấp được báo cáo là kết quả "Không kiểm tra (ND, Non-Detect)". Một vấn đề khó khăn khác là phân tích BOD yêu cầu thời gian báo cáo 5 ngày, độ trễ thời gian này khiến phân tích BOD không thể áp dụng thực tế để giám sát và tối ưu hóa quy trình xử lý.

　　giải pháp

Các nhà máy sử dụng các chương trình giám sát phân tích để tối ưu hóa quy trình xử lý nước để giảm lượng khí thải hữu cơ. Mặc dù yêu cầu về thời gian của phân tích BOD khiến phương pháp phân tích này mất giá trị ứng dụng thực tế, mối quan hệ giữa BOD và TOC có thể được sử dụng để thiết lập mối tương quan của cả hai tại mỗi điểm lấy mẫu. Phân tích tổng lượng carbon hữu cơ (TOC, Total Organic Carbon) được thực hiện với các hệ số tương quan này, báo cáo dữ liệu giám sát gần như thời gian thực để dự đoán "nhu cầu oxy sinh hóa liên quan" (BODC, Biochemical Oxygen Demand-Correlated) chỉ trong vài phút.

Cần có một kế hoạch lấy mẫu để xác định việc thu thập mẫu và phân tích dữ liệu khi thiết lập mối tương quan. Tại địa điểm hoạt động, nhà máy sử dụng máy phân tích TOC kiểu phòng thí nghiệm InnovOx để báo cáo dữ liệu ban đầu về mối tương quan. Khi mối tương quan được thiết lập thành công, nhà máy luôn sẵn sàng chuyển đổi mô hình phân tích sang phân tích trực tuyến.

Nhà máy chọn 3 điểm lấy mẫu để quyết định hoạt động của quy trình và so sánh dữ liệu TOC và BOD (xem Bảng 1).

Vì dữ liệu phân tích BOD là phi tuyến tính, hệ số tương quan của các mẫu BOD và TOC được yêu cầu xuất tại mỗi điểm lấy mẫu riêng biệt.

Lấy mẫu nhiều lần mỗi ngày, có thể cải thiện độ chính xác của mối tương quan. Trong nghiên cứu này, nhà máy đã giám sát 3 điểm thử nghiệm và lấy tổng cộng 7 mẫu trong 2 tuần.

Điểm lấy mẫu đầu tiên nằm sau trạm nâng và trước bể đồng nhất, với mẫu lấy từ nguồn nước ổn định. Dữ liệu đo lường được liệt kê trong Bảng 2.

Bất kỳ ngoại lệ đáng chú ý nào cũng được thay thế bằng giá trị trung bình của BOD trước và sau, do đó làm tăng số quan hệ pha từ 0,675 lên 0,923. Đối với nước thải, hệ số tương quan trên 0,5 đều có sẵn. Giá trị BODC trong Bảng 2 là giá trị BOD được tính bằng mối quan hệ giữa giá trị BOD thực và TOC.

Mối tương quan giữa BOD và TOC vào nước là rất đáng tin cậy, vì vậy TOC có thể được sử dụng để thay thế BOD (xem Hình 1).

Các phép đo tại điểm lấy mẫu thứ hai tại điểm xuất phát của bể làm sạch cuối cùng cho thấy giá trị BOD không thể được xác định nếu nồng độ quá thấp (xem Bảng 3).

Mặc dù lượng carbon đo được bằng phân tích TOC đã thay đổi 8 lần, độ nhạy của BOD vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của dữ liệu định lượng. Dữ liệu BOD trong Bảng 3 cho thấy 2 trong số 7 mẫu không thể định lượng và được báo cáo là "không được kiểm tra". Độ lệch dữ liệu giữa 5 mẫu BOD khác nằm trong khoảng+/- 4%, khó phân biệt thống kê. BOD thoát nước chỉ có thể được sử dụng để thực hiện các xét nghiệm đạt tiêu chuẩn/không đạt tiêu chuẩn.

Dữ liệu BOD của nhóm xử lý sâu (xem Bảng 4) đều được báo cáo là "không được kiểm tra" và do đó không thể thiết lập mối tương quan với TOC. Mặc dù BOD được báo cáo là "không được kiểm tra", dữ liệu TOC vẫn chính xác, chính xác và tuyến tính.

kết luận

Nhà máy sản xuất ethylene này đã sử dụng thành công phương pháp phân tích TOC để giám sát quá trình xử lý nước thải. Hệ số tương quan đầu vào mà họ nhận được rất đáng tin cậy, vì vậy nó có thể thay thế phương pháp kiểm tra BOD 5 ngày thông thường bằng phân tích TOC gần như thời gian thực.

Các phép đo carbon hữu cơ là dữ liệu đáng tin cậy nhất về lượng khí thải nước thải. Phương pháp phân tích TOC có thể đo trực tiếp hàm lượng carbon hữu cơ ppm thấp trong nước và do đó là một công cụ giám sát và tối ưu hóa đáng tin cậy hơn. Nhân viên điều hành có thể phản ứng nhanh chóng, kịp thời thực hiện hành động khắc phục các vấn đề có thể phát sinh dựa trên dữ liệu thời gian thực.