精確的線上監測水中溶氧和總懸浮固體(TSS)協助優化石化廢水處理
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Accurate On-Line DO and TSS Monitoring Helps Optimize Petrochem Effluent Treatment
Introduction
複雜石化廢水的生物處理需要最佳的線上儀器以協助維持最佳生物反應器和過濾器之效能。 準確的線上溶氧(DO)和總懸浮固體（TSS）測量對污水處理廠極為重要。 HACH的一位客戶使用線上溶氧和總懸浮固體儀器為操作人員提供關鍵的即時資訊，協助他們做出正確的處理程序決策。
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An Expanding Pertrochem Complex
一家HACH客戶自其最初的VCM / PVC裝置於30多年前上線以來，陸續增加大量的生產擴張和升級。 此廠址包括15個生產單位以及各種支援之設施。 除了VCM / PVC外，現在生產還包括烯烴，LLDPE，HDPE，聚丙烯，氯鹼，二氯乙烷，以及新的循環流化床（CFB）能源裝置，為工廠提供高效能的蒸汽和電力。
環境保護是此石化複合設施程序設計的一項重要因素，此廠址運用廣泛的水回收計劃。 其污水處理廠通常每天處理超過三百萬加侖（mgd）。
Treatment System Overview
進入處理廠的生產廢水由許多種水流組成，水力和有機負荷的變化很大。 預處理對於去除重金屬（主要是鋅和銅）和其他可能對處理廠的生物程序有毒或抑制的化合物極為重要。
處理廠設備包括三個平行的生物處理系列（A，B，C）以處理選定的水流，並且將水流中特定成分的衝擊負荷所引起的潛在細菌滅活而導致的任何停機時間最小化。 負荷是可理解的高，而有效率的污水處理需要大幅度降低生化需氧量（BOD）。 在澄清步驟之前，三個生物反應器提供透過曝氣的活性污泥程序。 預處理後的排水進入每個生物反應器的頂部並以塞流方式流過其三個曝氣室。
DO Readings Critical
溶氧（DO）是生物反應器中程序控制的關鍵測量。 必須始終保持足夠的氧氣，以確保廢水完全穩定。 氧氣不足會減慢或殺死(曝氣)室裡面設計培養的好氧生物。 然而，如果溶氧太高，則可能導致過多的功率消耗以及形成不良生物發展的成熟條件。
此處理廠最初依靠固定的薄膜型電極來測量進入和離開生物反應器的水流的溶氧值。 根據處理廠儀器維護主管的說法，薄膜型電極被證明是不可靠的，而且其維護需求很高：“(薄膜型電極)它們有脫落的傾向，薄膜很脆弱，在更換過程中經常斷裂。 我們在清潔它們時也必須非常小心，因為如果我們不小心劃傷了薄膜，就必須更換它，“他說。 “(薄膜型電極)它們似乎也沒有很好地校正。”
Selecting New DO Instrumentation
這些問題導致處理單位尋找薄膜式溶氧電極的替代品。 經確定，新的溶氧儀器不僅必須提供準確，可重複的測量，還必須易於校正並且耐用足以容納高強度廢水流和強烈攪拌。
為了在曝氣程序中達到一致嚴格的溶氧監測，此處理廠採用全新類型的電極 – Hach LDO®螢光技術取代薄膜型溶氧電極。 Hach 光學溶氧感測器於2003年首次上市後，(此處理廠)很快就安裝了新的電極。
薄膜型溶氧電極仰賴一個電極的氧氣消耗以及其所產生之電流流過電解質到達第二電極。 LDO光學法溶氧電極和galvanic, polarographic 溶氧感測器不同，它不會消耗氧氣來作為測量過程的一部分。 其也無替代的薄膜或電解質溶液。 測量程序連續且快速。 此外，(LDO電極)它不受廢水化學品或重金屬的影響 - 這是此處理廠選擇LDO電極作為其廢水處理運作的關鍵因素。
六個線上LDO光學溶氧感測器為操作人員提供關鍵的即時資訊，結合預定的取樣分析，有助於明智的調整鼓風機以保持生物反應器內的最佳曝氣。 三個生物反應器配備有兩個LDO溶氧感測器，在每個入口處及出口處各裝置一個電極。 電極安裝在PVC支柱的末端，這些支柱固定在30英尺高的水箱的欄杆上，位於水面下方約30英寸處。
此複合污水處理設施的儀器技術人員說 :“生物處理系統的每個入口處的溶氧值通常很低：進水大約0.3 ~ 0.7毫克/升，出水大約7.0毫克/升，”。
“我們的C列車出水的溶氧值通常略高，約為9.0 mg / l。” 澄清之後，“C”列車出水到處理場的去礦化裝置進行進一步處理，然後再回收作為冷卻水使用。
A Robust Online Instrument
廢水處理廠的電極效能顯示LDO螢光溶氧電極是長期可靠和準確的強大工具。
儀器技術人員說“(LDO光學溶氧感測器)它們保持良好狀態，”。
他說安裝兩個新電極很容易“我安裝後只需更換兩個電極。”。 “我們已經有110個電源以及4-20mA連接用於我們之前的兩個電極。只需連接四根電線並將電極放在PVC管的末端即可。”
除了使用壽命長外，不需要耗時的校正，LDO光學法溶氧感測器也不需要經常清洗才能產生準確的溶氧讀值; 即使傳感器上有機物堆積，系統也能夠產生準確的溶氧讀值。
在生物處理之後，混合液流到澄清器以分離生物質。 一部分最終排放水被排放到海灣，而另一部分（取自“C”處理流）被送到此複合處理廠的去礦質單元以進一步處理以用作冷卻水。
儀器技術人員表示，他每隔90天為安裝於三個生物反應器內的LDO光學法溶氧感測器上運行預測性維護保養。 “我清理檢查，並確保所有連接器都沒問題。我也擦蓋子，”他說。 “有時我會拉掉蓋子，以確保蓋子和儀器之間沒有水。”
Continuous DO Readings
安裝在處理廠內的三個生物處理列車中的六個線上HACH LDO感測器（加上第七個固定式LDO電極安裝在最終處理後的廢水要排放到海灣之前的油底殼中）由sc100或sc200 HACH通用控制器連續讀取與處理廠的分散式控制系統（DCS）連線通訊，達到精確的即時線上溶氧監控。
連接到LDO電極的sc100和sc200控制器均內建數據記錄器，使用者可選擇不同的時間間隔（1到15分鐘）來收集測量結果，包括校正和驗證點，警示歷史記錄以及長達六個月的儀器設定變更。每個控制器是設計用來同時接收來自多達兩個感測器之數據，如果需要的話，可允許更廣泛的參數測量（LDO，電導率，pH / ORP或濁度），進而提供靈活性。此處理廠使用為每個控制器操作兩個LDO電極，用來監測污水處理廠的三個生物反應器。
此處理廠的操作人員根據固定LDO電極的溶氧讀值以及預定的抓取樣品的結果，手動調節進入生物反應器室的空氣量。使用控制器的4-20mA信號，自動警示通知操作人員生物反應器的排放水的溶氧值是否低於預設水準。而在其他化學加工廠的類似裝置中，許多也採用HACH控制器和固定式LDO電極進行自動曝氣控制。
On-line Solids Monitoring
此處理廠在2002年進行大規模生產擴建和升級時，還啟動廣泛的水再生計劃。 該期間，此公司安裝一台 HACH SOLITAX®sc傳感器，用於即時監測污水處理廠C列車最終排放水的總懸浮固體（TSS）值，並在進入廠內去礦化裝置之前即進行。 這使得操作人員可以一天24小時在控制室內的DCS螢幕上查看即時的懸浮固體值。
SOLITAX sc線上分析儀的雙紅外線技術可消除色彩干擾，減少校正並提高精確度。 在工業廢水處理廠，SOLITAX sc電極可測量高達4000 NTU的濁度，以及工廠進水中的懸浮固體，最高可達150 g / L，濾液/濃縮液，混合液，最終排放水以及初級，消化和增稠污泥。
在許多情況下，SOLITAX sc感測器的使用壽命是傳統濁度和懸浮固體感測器的兩倍，而那些不再運作的傳統感測器也就封裝和丟棄。經過十幾年的連續運作，固定的SOLITAX懸浮固體感測器從安裝當天至今的效能都非常好，幾乎不需要維護。儀器技師說“除了我的預測維護保養之外，我唯一要做的就是更換電極的刮水刷”。
在處理廠，在離開最終沉降池到進入複合脫鹽裝置的砂濾單元前，SOLITAX懸浮固體感測器連續讀取“C”列車排放水的懸浮固體值。透過監測即時懸浮固體含量，操作人員可以調整投放到澄清器內的聚合物劑量，將砂濾器反沖洗操作之間的運作時間最大化。
儀器技術人員確認進行SOLITAX裝置簡單的單點校正，並表示感測器的穩定度已在其12年以上的施行中得到證實。 即時監測“C”列車排放水中的懸浮固體有助操作人員優化過濾器的操作管理。 與傳統系統不同，SOLITAX sc感測器不受流通量，氣候波動或其他意外事件的變化而引起的顏色變化影響。
Conclusion
石化廢水處理廠內的線上水質儀器為操作員所使用並提供關鍵的即時資訊，以做出明智的程序決策，進而改善排放水水質並優化處理廠效能。
隨著線上技術和分析系統變得更先進，準確和可靠，處理廠操作人員對其使用越來越具信心。 先進的線上儀器和分析系統可幫助這些廠設施有效生產符合日益提高之排放水標準規範。
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