Hach LDO技術(shù)提高了制藥公司廢水處理工藝的效率
來源：美國哈希公司 閱讀：2445 更新時間：2009-07-07 11:07百時美施貴寶（BMS）公司位于紐約雪城的制藥廠，以往都是定期手動監(jiān)測廢水處理工藝中的溶解氧（DO）。應(yīng)用這種技術(shù)時，操作人員無法對曝氣池中的DO進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。為確保曝氣充分，避免因負(fù)荷變化導(dǎo)致的安全性問題，他們的鼓風(fēng)曝氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實際需要。現(xiàn)在，公司采用新的技術(shù)―― DO在線監(jiān)測儀后，操作人員可以連續(xù)、準(zhǔn)確地監(jiān)測曝氣池中的 DO水平。自動變頻驅(qū)動器（ VFDs ）可直接根據(jù) DO讀數(shù)情況，通過閉合線圈控制鼓風(fēng)曝氣機(jī)的運作。系統(tǒng)升級后，耗電量僅約為原先的 75%，為企業(yè)節(jié)省了相當(dāng)可觀的能源和維護(hù)費用，預(yù)計 BMS系統(tǒng)升級的投資收回期限不超過 1年。
公司簡介
百時美施貴寶公司（BMS）是一家從事醫(yī)藥及相關(guān)保健產(chǎn)品生產(chǎn)的全球性企業(yè)，秉承“延長人類壽命，提高生活質(zhì)量”的使命。位于紐約雪城的制藥廠是公司歷史最悠久、規(guī)模最大的工廠之一，建于 1943 年，是當(dāng)時聯(lián)邦政府遴選出的 12家大規(guī)模生產(chǎn)青霉素的公司之一。廠區(qū)擁有員工近 800 人，占地 90 英畝，辦公、實驗室和生產(chǎn)車間總面積達(dá) 170 萬平方英尺。BMS 在最先進(jìn)的中試車間中研發(fā)新的藥物，批量生產(chǎn)青霉素的一種活性組分――活性抗生素。藥廠擁有的大體積發(fā)酵設(shè)備在美國同行中是絕無僅有的。
周圍環(huán)境的一份子
生產(chǎn)部門在六十年后幡然醒悟，認(rèn)識到自己也是周圍環(huán)境的一份子。因而對周圍鄰居們的關(guān)注特別敏感，采取了很多有效措施以確保其處理工藝盡可能高效和充分。其中污水處理設(shè)施，包括臭味的控制和消除等，尤其受到關(guān)注。BMS 以往一直是不惜犧牲能效，也要確保其處理工藝曝氣池中 DO 達(dá)標(biāo)。而今采用 Hach LDO®（熒光溶解氧）在線監(jiān)測系統(tǒng) 24 小時連續(xù)監(jiān)測后，操作人員能隨時了解工藝的運行狀況，從而及時對廢水水流的突發(fā)異常現(xiàn)象做出應(yīng)對措施。自動操作模式下 DO 測定的精確度相對手動模式有所提高，因而效率較高，大大節(jié)約了能耗，且進(jìn)一步保障了臭味的控制消除效果。
BMS 處理工藝
BMS 的廢水處理是外包給新澤西州Covanta 能源公司的 Fairfield 下屬部門――古尼罕（Cunningham）環(huán)保有限公司的。污水處理由古尼罕公司的DeanMerritt 組長負(fù)責(zé)，他和另外9 名古尼罕員工一起運行設(shè)備。他們輪班監(jiān)管設(shè)備的運行狀況，以確保出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。BMS工廠經(jīng)理 Dave Dombrosky 負(fù)責(zé)監(jiān)督Merritt 及其員工的工作。工藝前處理設(shè)備的日處理水量為 120萬加侖，出水排往雪城污水處理廠。“我們的出水水質(zhì)很好，”Merritt 說，“已經(jīng)達(dá)標(biāo)，按規(guī)定本可以直接排放，只是廠區(qū)附近沒有受納水體。”系統(tǒng)包括四個曝氣池，其中三個容水量為 190 萬加侖的池子同時運行，另一個容水量為 250 萬加侖的池子則為周期 4 h 的旋轉(zhuǎn)式反硝化。每個曝氣池底部均裝有一個粗糙的曝氣裝置，其中容水量較小的由 7 個 200 馬力的正回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動，容水量較大的由 4 個 300 馬力的離心式鼓風(fēng)機(jī)驅(qū)動。每個曝氣池上方都有一個大圓頂覆蓋著，廢水處理過程中產(chǎn)生的氣體需要經(jīng)過除臭工藝。由4 個 100 馬力和 1 個 75 馬力的風(fēng)扇將氣體鼓吹到除臭器中。除臭器是塔狀填充材料組成的，污濁氣體經(jīng)次氯酸鹽和苛性堿溶液氧化，除去其中的硫化氫。
工藝難點
處理工藝的最大挑戰(zhàn)是廢水復(fù)雜，化學(xué)需氧量（COD)較高。通常市政污水處理廠的入流污水COD 不超過 300 mg/L，但 BMS 的入流污水一般是生產(chǎn)過程中的發(fā)酵產(chǎn)物，平均 COD 約為 7,000mg/L。因此，廢水處理所需要的停留時間相對較長，一般為 4 天，即 96 小時，而非市政污水處理廠通常所需要的12－18小時。停留時間延長是為了讓廢水充分曝氣，以達(dá)到 COD 排放標(biāo)準(zhǔn)。直到2003 年，曝氣池的 DO 值都是用手持式測量計監(jiān)測的。若測量結(jié)果低于排放標(biāo)準(zhǔn)，則運行另一個鼓風(fēng)機(jī)以提高DO值。若測量結(jié)果高于目標(biāo)值，則關(guān)閉一個鼓風(fēng)機(jī)。毫無疑問，這種方法的確可以保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，但效率非常低下。因為鼓風(fēng)機(jī)只有開/關(guān)兩種工作模式――全速運行，或閑置。若DO過低，或接近達(dá)標(biāo)臨界值，操作人員就會多運行一臺鼓風(fēng)機(jī)；若DO過高，則會關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)。問題的關(guān)鍵在于因為只是定期監(jiān)測曝氣池中的 DO ，操作人員并不能確定最近的監(jiān)測數(shù)據(jù)是否在一段時間內(nèi)穩(wěn)定不變，抑或僅代表采樣瞬間的情況，采樣后 DO 可能立即出現(xiàn)變化。這樣一來，系統(tǒng)常常是過量運行鼓風(fēng)機(jī)，以保證曝氣池中 DO 達(dá)到安全底線。這就導(dǎo)致系統(tǒng)浪費了很多能源，提高了運行成本，且增加了系統(tǒng)維護(hù)和停工的時間。“為確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)以曲線的上限參數(shù)運行，通常曝氣過量，”工廠經(jīng)理 DaveDombrosky 說，“實際上，我們等于是浪費了一臺曝氣機(jī)的能耗。”
改進(jìn)方案
操作人員一直在努力探求改進(jìn)工藝、提高曝氣效率的方法。若能實現(xiàn) DO 在線監(jiān)測，同時注意問題數(shù)據(jù)，操作人員就可以更準(zhǔn)確、連續(xù)地監(jiān)測工況，減少鼓風(fēng)機(jī)不必要的運行。操作人員設(shè)想的最理想的解決方案是在鼓風(fēng)機(jī)上裝一個 DO 在線分析儀，曝氣系統(tǒng)能根據(jù) DO測量值自動調(diào)整、運行鼓風(fēng)機(jī)。利用變頻驅(qū)動器（ VFDs ）控制鼓風(fēng)機(jī)，意味著一旦讀數(shù)消失，200 馬力的鼓風(fēng)機(jī)就不再需要全速運行。若 DO讀數(shù)表明需要補(bǔ)充曝氣，則 VFDs 能恰好提供相應(yīng)的曝氣量。
最后的障礙
操作人員面臨的首要問題是缺乏可信、重現(xiàn)性好的在線 DO 分析儀。處理工藝的操作溫度為<st1:chmetcnv UnitName="
